ArduPilot开源代码之OpticalFlow_backend

[1. 源由](#1. 源由)
[2. Library设计](#2. Library设计)
[3. 重要例程](#3. 重要例程)
- [3.1 OpticalFlow_backend::_update_frontend](#3.1 OpticalFlow_backend::_update_frontend)
- [3.2 OpticalFlow_backend::_applyYaw](#3.2 OpticalFlow_backend::_applyYaw)
[4. 总结](#4. 总结)
[5. 参考资料](#5. 参考资料)

1. 源由

光流计是一种低成本定位传感器，所有的光流计设备传感驱动代码抽象公共部分统一由OpticalFlow_backend实现。设计的核心思想是将光流传感器的具体实现与其前端接口分离开来，通过纯虚函数和友元类的机制，实现了灵活且可扩展的架构。

2. Library设计

OpticalFlow_backend类是一个抽象基类，用于表示光流传感器的后端实现。它包含了一些基本的接口函数，如初始化、更新和消息处理函数。

公共部分使用虚函数，根据不同硬件传感设备进行实现；

init函数是一个虚函数，允许子类在必要时重写初始化过程。
update函数是一个纯虚函数，强制所有子类必须实现自己的更新逻辑。
handle_msg 和handle_msp函数用于处理不同类型的消息，提供了默认的空实现，子类可以根据需要进行重写。

保护部分直接抽象的公共部分的函数实现，如访问前端对象、更新前端状态、获取缩放参数、计算偏航角等。
AP_OpticalFlow类被声明为友元类，允许它访问OpticalFlow_backend的私有和保护成员。这表示AP_OpticalFlow可能是该后端类的管理类或控制类。
**CLASS_NO_COPY(OpticalFlow_backend)**是一个宏，用于禁止该类的拷贝构造和赋值操作，确保每个对象都是唯一的。

cpp 复制代码

class OpticalFlow_backend
{
    // 将AP_OpticalFlow类声明为友元类，允许其访问OpticalFlow_backend的私有成员
    friend class AP_OpticalFlow;

public:
    // 构造函数，接受一个AP_OpticalFlow对象的引用
    OpticalFlow_backend(AP_OpticalFlow &_frontend);
    // 虚析构函数，允许子类重写
    virtual ~OpticalFlow_backend(void);

    // 禁止拷贝构造和拷贝赋值操作
    CLASS_NO_COPY(OpticalFlow_backend);

    // 初始化传感器的函数，默认实现为空
    virtual void init() {}

    // 从传感器读取最新的值并填充x, y和totals的纯虚函数，必须在子类中实现
    virtual void update() = 0;

    // 处理光流的mavlink消息的虚函数，默认实现为空
    virtual void handle_msg(const mavlink_message_t &msg) {}

#if HAL_MSP_OPTICALFLOW_ENABLED
    // 处理光流的msp消息的虚函数，默认实现为空
    virtual void handle_msp(const MSP::msp_opflow_data_message_t &pkt) {}
#endif

protected:
    // 前端对象的引用
    AP_OpticalFlow &frontend;

    // 更新前端状态的函数
    void _update_frontend(const struct AP_OpticalFlow::OpticalFlow_state &state);

    // 获取光流缩放参数的函数，返回一个包含X和Y轴缩放因子的向量
    Vector2f _flowScaler(void) const { return Vector2f(frontend._flowScalerX, frontend._flowScalerY); }

    // 获取以弧度表示的偏航角的函数
    float _yawAngleRad(void) const { return radians(float(frontend._yawAngle_cd) * 0.01f); }

    // 应用偏航角到一个向量上的函数
    void _applyYaw(Vector2f &v);

    // 获取ADDR参数值的函数
    uint8_t get_address(void) const { return frontend._address; }
    
    // 用于访问共享前端数据的信号量
    HAL_Semaphore _sem;
};

3. 重要例程

3.1 OpticalFlow_backend::_update_frontend

cpp 复制代码

// update the frontend
void OpticalFlow_backend::_update_frontend(const struct AP_OpticalFlow::OpticalFlow_state &state)
{
    frontend.update_state(state);
}

3.2 OpticalFlow_backend::_applyYaw

cpp 复制代码

// apply yaw angle to a vector
void OpticalFlow_backend::_applyYaw(Vector2f &v)
{
    float yawAngleRad = _yawAngleRad();
    if (is_zero(yawAngleRad)) {
        return;
    }
    v.rotate(yawAngleRad);
}

4. 总结

OpticalFlow_backend继承出来的硬件传感设备在Ardupilot上，目前有以下几类设备：

AP_OpticalFlow_CXOF
AP_OpticalFlow_HereFlow
AP_OpticalFlow_MAV
AP_OpticalFlow_MSP
AP_OpticalFlow_Onboard
AP_OpticalFlow_Pixart
AP_OpticalFlow_PX4Flow
AP_OpticalFlow_SITL
AP_OpticalFlow_UPFLOW

MATEKSYS Optical Flow & LIDAR 3901-L0X是其中的一种。

传感模块：MATEKSYS Optical Flow & LIDAR 3901-L0X
$ArduPilot开源代码之MatekSys Optical Flow 3901-L0X$ (ArduPilot开源代码之MatekSys Optical Flow 3901-L0X)
ArduPilot开源飞控之AP_OpticalFlow

5. 参考资料

【1】ArduPilot开源飞控系统之简单介绍

【2】ArduPilot之开源代码Task介绍

【3】ArduPilot飞控启动&运行过程简介

【4】ArduPilot之开源代码Library&Sketches设计

【5】ArduPilot之开源代码Sensor Drivers设计