前面说到px4是基于Nuttx实时操作系统上的，那么px4也是由一些程序所构成，这些程序实现了飞行器的自主控制，只不过这些程序并不是我们通常所见到的单片机或者windows编程那样的程序，但基本编程思想是一致的。我认为如果要看懂px4的源码，那你一定要了解px4的那些程序是怎么编写出来，怎么运行的。所以本章我就大概介绍一下基于Nuttx的编程，我以一个所有编程入门都会介绍的一个程序作为例子。这个程序就是大名鼎鼎的hello world
。
在讲解编程之前，我得交代两个重要的东西，因为这两个东西存在于px4的源码系统当中，非常重要，它们就是make和Cmake。
首先谈谈何为make，熟悉linux系统的朋友对make肯定不陌生，它就是用来读取Makefile文件然后执行，把源码编译链接为可执行程序的一个软件。我们只要把待编译的源码文件和这些源码所需要用到的库写到Makefile文件里面执行make命令就能得到可执行或者可烧录的二进制文件。
那何为Cmake呢？
我们可以这样理解，早期人们直接使用gcc命令编译程序，当源码文件多起了之后，直接用gcc命令过长，链接的库过多，这样就太麻烦了。这时候Make就应运而生，解决了人们对于代码文件过多的困扰。但随着项目越来越大，文件越来越多，人们发现make也捉襟见肘，因为编写Makefile文件又会变得异常复杂。这个时候聪明的程序猿就想能不能有个程序可以帮我写Makefile文件呢？这样就引出了Cmake，当然Cmake不是智能的，它不可能自己去辨别那些是代码，那些是文件，需要什么库。这样就引入了另外一套规则，也引入了一个文件CMakeLists.txt，这个文件就是Cmake程序识别的文件，有这个文件，Cmake就能帮助程序猿自动生成Makefile文件。
总的来说流程应该是这样的：
cmake make
CMakeLists.txt-------------->Makefile---------------------->可执行文件
src,lib
看过px4源码文件的朋友肯定会发现里面有很多CMakeLists.txt文件，事实上整个px4源码的文件都是基于CMakeLists.txt的（Nuttx系统不是，Nuttx是基于Makefile的，px4源码基本都在Firmware/src下，Nuttx操作系统源码在Firmware/NuttX下）
有了上面这个两个概念之后，我们就开始着手编写我们的hello world程序。
首先进入/Firmware/src/examples文件夹，然后在这个文件夹下面建立一个文件夹hello_world，再进入hello_world文件夹，在该文件夹下建立两个文件：CMakeLists.txt，hello_world.c。
首先编辑hello_world.c文件。
#include <px4_config.h>
#include <px4_tasks.h>
#include <px4_posix.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <string.h>
__EXPORT int hello_world_main(int argc, char *argv[]);
int hello_world_main(int argc, char *argv[]){
PX4_INFO("hello world!");
return 0;
}
然后编辑CMakeLists.txt文件
px4_add_module(
MODULE examples__hello_world
MAIN hello_world
STACK_MAIN 2000
SRCS
hello_world.c
DEPENDS
platforms__common
)
最后最重要的是我们要将这个程序注册到Nuttx的系统当中
找到文件/Firmware/cmake/configs/nuttx_px4fmu-v2_default.cmake
针对不同的硬件所注册的文件是不同的，下面是不同硬件的注册方式：
- Posix SITL: Firmware/cmake/configs/posix_sitl_default.cmake
- Pixhawk v1/2: Firmware/cmake/configs/nuttx_px4fmu-v2_default.cmake
- Pixracer: Firmware/cmake/configs/nuttx_px4fmu-v4_default.cmake
在cmake文件中添加“examples/hello_world”
像下面这样：
include(nuttx/px4_impl_nuttx)
set(CMAKE_TOOLCHAIN_FILE ${PX4_SOURCE_DIR}/cmake/toolchains/Toolchain-arm-none-eabi.cmake)
set(config_uavcan_num_ifaces 2)
set(config_module_list
#
# Board support modules
#
drivers/device
drivers/stm32
drivers/stm32/adc
drivers/stm32/tone_alarm
drivers/led
drivers/px4fmu
drivers/px4io
drivers/boards/px4fmu-v2
drivers/rgbled
drivers/mpu6000
#drivers/mpu9250
drivers/lsm303d
drivers/l3gd20
drivers/hmc5883
drivers/ms5611
#drivers/mb12xx
#drivers/srf02
drivers/sf0x
#drivers/ll40ls
drivers/trone
drivers/gps
drivers/pwm_out_sim
#drivers/hott
#drivers/hott/hott_telemetry
#drivers/hott/hott_sensors
#drivers/blinkm
drivers/airspeed
drivers/ets_airspeed
drivers/meas_airspeed
#drivers/frsky_telemetry
modules/sensors
#drivers/mkblctrl
drivers/px4flow
#drivers/oreoled
#drivers/vmount
drivers/pwm_input
drivers/camera_trigger
drivers/bst
#drivers/snapdragon_rc_pwm
drivers/lis3mdl
#example
examples/px4_simple_app
examples/hello_world
#
# System commands
#
systemcmds/bl_update
systemcmds/config
systemcmds/dumpfile
#systemcmds/esc_calib
systemcmds/mixer
#systemcmds/motor_ramp
systemcmds/mtd
systemcmds/nshterm
systemcmds/param
systemcmds/perf
systemcmds/pwm
systemcmds/reboot
#systemcmds/sd_bench
systemcmds/top
#systemcmds/topic_listener
systemcmds/ver
#
# Testing
#
#drivers/sf0x/sf0x_tests
#drivers/test_ppm
#lib/rc/rc_tests
#modules/commander/commander_tests
#modules/controllib_test
#modules/mavlink/mavlink_tests
#modules/unit_test
#modules/uORB/uORB_tests
#systemcmds/tests
#
# General system control
#
modules/commander
modules/load_mon
modules/navigator
modules/mavlink
modules/gpio_led
modules/uavcan
modules/land_detector
#
# Estimation modules
#
modules/attitude_estimator_q
#modules/position_estimator_inav
modules/local_position_estimator
modules/ekf2
#
# Vehicle Control
#
modules/fw_pos_control_l1
modules/fw_att_control
modules/mc_att_control
modules/mc_pos_control
modules/vtol_att_control
#
# Logging
#
#modules/logger
modules/sdlog2
#
# Library modules
#
modules/param
modules/systemlib
modules/systemlib/mixer
modules/uORB
modules/dataman
#
# Libraries
#
lib/controllib
lib/mathlib
lib/mathlib/math/filter
lib/ecl
lib/external_lgpl
lib/geo
lib/geo_lookup
lib/conversion
lib/launchdetection
lib/terrain_estimation
lib/runway_takeoff
lib/tailsitter_recovery
lib/DriverFramework/framework
platforms/nuttx
# had to add for cmake, not sure why wasn't in original config
platforms/common
platforms/nuttx/px4_layer
#
# OBC challenge
#
#modules/bottle_drop
#
# Rover apps
#
#examples/rover_steering_control
#
# Demo apps
#
#examples/math_demo
# Tutorial code from
# https://px4.io/dev/px4_simple_app
#examples/px4_simple_app
# Tutorial code from
# https://px4.io/dev/daemon
#examples/px4_daemon_app
# Tutorial code from
# https://px4.io/dev/debug_values
#examples/px4_mavlink_debug
# Tutorial code from
# https://px4.io/dev/example_fixedwing_control
#examples/fixedwing_control
# Hardware test
#examples/hwtest
)
set(config_extra_builtin_cmds
serdis
sercon
)
set(config_io_board
px4io-v2
)
set(config_extra_libs
uavcan
uavcan_stm32_driver
)
set(config_io_extra_libs
)
add_custom_target(sercon)
set_target_properties(sercon PROPERTIES
PRIORITY "SCHED_PRIORITY_DEFAULT"
MAIN "sercon" STACK_MAIN "2048"
COMPILE_FLAGS "-Os")
add_custom_target(serdis)
set_target_properties(serdis PROPERTIES
PRIORITY "SCHED_PRIORITY_DEFAULT"
MAIN "serdis" STACK_MAIN "2048"
COMPILE_FLAGS "-Os")
这样cmake的编译系统就会将这个程序加入到编译链中去了。
在Firmware文件夹下面执行make px4fmu-v2_default，如果不出问题的话，编译成功会显示下面的画面：
然后将硬件连接至虚拟机，执行烧录命令：make px4fmu-v2_default upload
按照上一篇文章所讲的那样同Nuttx shell通信
./mavlink_shell.py /dev/ttyACM0
在nsh中输入help命令之后，你就会在Builtin Apps下面找到hello_world程序
执行hello_world程序：
可以看到输出了hello world！
那么这一切是怎么做到的呢？首先看看代码文件即hello_world.c文件
首先是include
#include <px4_config.h>
#include <px4_tasks.h>
#include <px4_posix.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <poll.h>
#include <string.h>
这些库文件你可以认为是编写基于Nuttx操作系统修改的px4程序程序必不可少的库文件包含（其实px4团队修改了不少Nuttx操作系统的东西，使其使用更加方便，所以这些程序并不是真正意义上的Nuttx程序）
然后是main函数（这里要提醒一下广大同学，可能px4基于stm32的编译器语法规则过于严格，所以在编写一个函数之前，必须要去申明这个函数，即使这个函数是main函数也要申明，不然编译报错，无法通过）
int hello_world_main(int argc, char *argv[]){
PX4_INFO("hello world!");
return 0;
}
可以看到基于Nuttx操作系统的main函数和其它系统的命名有很大不同，但也有自己的规律，那就是函数名+_+main,即name_main(),程序主函数里的参数(int argc, char *argv[])和其它系统main函数所带的参数没什么不同（如果不懂main函数带形参的同学最好自己百度一下，因为px4的那些程序基本都带参数的）。
PX4_INFO();是一个类似于printf的函数（事实上他就是是基于printf实现的），用来输出PX4的一些信息的。
再来看看CMakeLists.txt文件
px4_add_module(
MODULE examples__hello_world
MAIN hello_world
STACK_MAIN 2000
SRCS
hello_world.c
DEPENDS
platforms__common
)
从字面上可以了解到每个程序在CMake里面都是一个模块，最后总的Cmake文件会去自动将这些模块添加到最后的生成的Makefile文件里面。所以我们要做的就是把我们写的模块的一些属性描写清楚，然后将其注册到nuttx_px4fmu-v2_default.cmake文件当中。
首先是模块名MODULE：这个名字的命名规则是当前文件夹+__+主函数名。
然后是MIAN ：这个就是用来确定代码中那个函数为主函数的，填写主函数名即可。
STACK_MAIN：目前暂不清楚用途
SRCS：所用到的源文件。
DEPENDS ：依赖。
以上就是关于编写一个基于Nuttx操作系统hello world程序的全过程。
因为我本人对Cmake的一些语法还不是很清楚，所以以上有些东西可能描述的不是很清楚，如有大神，还望指点。
下面一篇文章我将简介一下大家都很关心和迫切想知道的问题，就是px4的飞控程序是怎么开始执行的，程序入口在哪。