MAVLink 개요

안녕하세요. 마케팅팀 에이든(Aiden)입니다.

오늘은PX4 MAVLink-Python 프로그래밍 그 중에서도 MAVLink 개요에 대해 소개해드리려 합니다. 해당 내용은 저희 QUAD 드론 연구소의 저작권으로 등록되어있는 내용이며 무단 배포는 양해주시길 부탁 드립니다.

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유튜브 강좌

하단의 유튜브 영상과 함께 순차적으로 작업해주시길 바랍니다.

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가. MAVLink 프로토콜

MAVLink 는 드론과 지상국(GCS) 간에 데이터 및 명령을 전송하는 데 가장 일반적으로 사용되는 직렬 프로토콜입니다.

이 프로토콜은 common.xml 및 ardupilot.xml 에서 찾을 수 있는 대규모 메시지 집합을 정의합니다.

MAVLink 메시지는 거의 모든 직렬 연결을 통해 전송될 수 있으며 기본 기술(WiFi, 900MHz 라디오 등)에 의존하지 않습니다.

메시지 전달이 보장되지 않으므로 지상국 또는 컴패니언 컴퓨터는 종종 차량의 상태를 확인하여 명령이 실행되었는지 확인해야 합니다.

• 메시지는 263바이트를 넘지 않습니다.
• 발신자는 수신자가 패킷의 출처를 알 수 있도록 항상 System ID 와 Component ID 필드를 채웁니다. System ID는 각각의 차량 또는 지상국에 대해 유니크한 ID를 가져야 합니다. 지상국은 일반적으로 높은 수의 System ID (255)를 가지고 차량은 기본 “1”의 값을 가집니다. 이 값은 변경 가능합니다. Component ID 는 지상국과 차량 모두 “1”의 기본값을 가집니다. 같은 차량의 여러가지 다른 MAVLink 장치(컴패니언컴퓨터, 짐벌..)는 같은 System ID와 다른 Component ID를 가져야 합니다.
• Message ID 필드 는 메시지 이름 옆의 common.xml 및 ardupilot.xml 에서 볼 수 있습니다 . 예를 들어 HEARTBEAT 메시지 ID는 “0” 입니다.
• Data 부분은 전송되는 개별 필드 값을 보유합니다 .
• 새로운 MAVLink 메시지에 대한 지원을 추가하는 방법에 대한 조언은 이 페이지를 참조하십시오.

나. 통신 플로우

연결이 열리면 각 장치(“시스템”이라고도 함)는 1Hz로 HEARTBEAT 메시지를 보냅니다.

지상국 또는 컴패니언 컴퓨터는 다음 유형의 메시지를 전송하여 원하는 데이터 (및 속도) 를 요청합니다.

REQUEST_DATA_STREAM은 메시지 그룹의 속도 설정을 지원합니다.

SET_MESSAGE_INTERVAL 명령을 포함하는 COMMAND_LONG 은 전송되는 메시지(및 속도)를 정확하게 제어하지만 ArduPilot 4.0 이상에서만 지원됩니다.

지상국 또는 컴패니언 컴퓨터가 차량에 명령을 보냅니다.

다. MAVLink1 대 MAVLink2

MAVLink2는 기존 MAVLink1 메시지에 새 필드를 추가할 수 있도록 MAVLink1을 확장하고 Message ID “255” 이상의 새 메시지를 지원하며 서명 메시지에 대한 지원을 추가합니다.

MAVLink2는 MAVLink1과 이전 버전과 호환됩니다.

MAVLink1만 이해할 수 있는 장치가 추가 필드(MAVLink2에 추가됨)를 포함하는 메시지를 수신하는 경우 장치는 원래 필드만 볼 수 있습니다. 즉, 장치는 메시지를 읽을 수 있지만 추가 필드를 볼수 없습니다.

SERIALx_PROTOCOL 파라메터에 비행 컨트롤러의 직렬 포트(아마도 원격 측정 라디오에 연결됨)는 매개 변수를 “2”로 설정하여 MAVLink2 를 사용하도록 설정할 수 있습니다.

MAVLink 1 vs. MAVLink 2 패킷 비교

아래는 MAVLink 2 패킷 의 유선 형식입니다 (메모리 내 표현은 다를 수 있음)

MAVLINK v2 packet

Byte Index	C version	Content	Value	Explanation
0	uint8_t magic	Packet start marker	0xFD	새 패킷의 시작을 나타내는 데 사용되는 프로토콜별 텍스트 시작(STX) 마커입니다. 프로토콜 버전을 이해하지 못하는 시스템은 패킷을 건너뜁니다.
1	uint8_t len	Payload length	0 – 255	다음 payload섹션의 길이를 나타냅니다. 이는 페이로드 잘림 의 영향을 받을 수 있습니다 .
2	uint8_t incompat_flags	Incompatibility Flags		MAVLink 호환성을 위해 이해해야 하는 플래그(플래그를 이해하지 못하는 경우 구현은 패킷을 버립니다).
3	uint8_t compat_flags	Compatibility Flags		이해하지 못하는 경우 무시할 수 있는 플래그(플래그를 이해하지 못하더라도 구현은 여전히 ​​패킷을 처리할 수 있음).
4	uint8_t seq	Packet sequence number	0 – 255	패킷 손실을 감지하는 데 사용됩니다. 구성 요소는 전송된 각 메시지의 값을 증가시킵니다.
5	uint8_t sysid	System ID (sender)	1 – 255	메시지를 보내는 시스템 (차량) 의 ID입니다 . 네트워크에서 시스템을 구별하는 데 사용됩니다. 브로드캐스트 주소 0은 유효하지 않은 소스 주소 이므로 이 필드에 사용할 수 없습니다 .
6	uint8_t compid	Component ID (sender)	1 – 255	메시지를 보내는 구성 요소 의 ID입니다 . 시스템 에서 구성 요소를 구별하는 데 사용됩니다 (예: 자동 조종 장치 및 카메라). MAV_COMPONENT 에서 적절한 값을 사용하십시오 . MAV_COMP_ID_ALL브로드캐스트 주소는 유효하지 않은 소스 주소 이므로 이 필드에 사용할 수 없습니다 .
7 to 9	uint32_t msgid:24	Message ID (low, middle, high bytes)	0 – 16777215	페이로드의 메시지 유형 ID입니다 . 데이터를 메시지 개체로 다시 디코딩하는 데 사용됩니다.
For n-byte payload: n=0: NA, n=1: 10, n>=2: 10 to (9+n)	uint8_t payload[max 255]	Payload		메시지 데이터. 메시지 유형(예: 메시지 ID) 및 내용에 따라 다릅니다.
(n+10) to (n+11)	uint16_t checksum	Checksum (low byte, high byte)		메시지용 CRC-16/MCRF4XX( magic바이트 제외). CRC_EXTRA 바이트를 포함합니다.
(n+12) to (n+25)	uint8_t signature[13]	Signature		(선택 사항) 링크 변조 방지를 위한 서명.

• 페이로드가 없는 승인 패킷의 경우 최소 패킷 길이는 12바이트입니다.
• 전체 페이로드를 사용하는 서명된 메시지의 최대 패킷 길이는 280바이트입니다.

MAVLink 1 패킷 형식

아래는 MAVLink 1 패킷의 유선 형식입니다(메모리 내 표현은 다를 수 있음).

MAVLINK v1 packet

Byte Index	C version	Content	Value	Explanation
0	uint8_t magic	Packet start marker	0xFE	새 패킷의 시작을 나타내는 데 사용되는 프로토콜별 텍스트 시작(STX) 마커입니다. 프로토콜 버전을 이해하지 못하는 시스템은 패킷을 건너뜁니다.
1	uint8_t len	Payload length	0 – 255	다음 payload섹션의 길이를 나타냅니다(특정 메시지에 고정됨).
2	uint8_t seq	Packet sequence number	0 – 255	패킷 손실을 감지하는 데 사용됩니다. 구성 요소는 전송된 각 메시지의 값을 증가시킵니다.
3	uint8_t sysid	System ID	1 – 255	메시지를 보내는 시스템 (차량) 의 ID입니다 . 네트워크에서 시스템을 구별하는 데 사용됩니다. 브로드캐스트 주소 0은 유효하지 않은 소스 주소 이므로 이 필드에 사용할 수 없습니다.
4	uint8_t compid	Component ID	1 – 255	메시지를 보내는 구성 요소 의 ID입니다 . 시스템 에서 구성 요소를 구별하는 데 사용됩니다 (예: 자동 조종 장치 및 카메라). MAV_COMPONENT 에서 적절한 값을 사용하십시오 . 브로드캐스트 주소는 유효하지 않은 소스MAV_COMP_ID_ALL 주소 이므로 이 필드에 사용할 수 없습니다.
5	uint8_t msgid	Message ID	0 – 255	페이로드의 메시지 유형 ID입니다 . 데이터를 메시지 개체로 다시 디코딩하는 데 사용됩니다.
For n-byte payload: n=0: NA, n=1: 6, n>=2: 6 to (5+n)	uint8_t payload[max 255]	Payload data		메시지 데이터. 내용은 메시지 유형(예: 메시지 ID)에 따라 다릅니다.
(n+6) to (n+7)	uint16_t checksum	Checksum (low byte, high byte)		메시지용 CRC-16/MCRF4XX( magic바이트 제외). CRC_EXTRA 바이트를 포함합니다.

• 페이로드가 없는 승인 패킷의 경우 최소 패킷 길이는 8바이트입니다.
• 최대 패킷 길이는 전체 페이로드의 경우 263바이트입니다.

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이상으로 PX4 MAVLINK-Python 프로그래밍의 첫 번째 단계인 MAVLINK 개요에 대해서 알아보았습니다. 다음 글은 Python MAVLINK 라이브러리 사용에 대한 글로 돌아오겠습니다. 첫 단계인 만큼 꼼꼼히 살펴봐주시면 감사드리겠습니다.

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