1. 源由

AP_MSP是處理MSP協議格式的報文數據應用類。

關于MSP協議格式，我們之前已經做過比較詳細討論，有興趣具體了解，請查閱相關資料：

• BetaFlight模塊設計之三十二：MSP協議模塊分析
• iNavFlight之MSP DJI協議分析
• iNavFlight之MSP DJI協議天空端請求報文
• iNavFlight之MSP DJI協議飛控端請求應答
• iNavFlight之MSP v2 Sensor報文格式
• iNavFlight之RC遙控MSP協議

2. Library設計

2.1 啟動代碼

AP_Vehicle::setup└──> AP_MSP::init└──> hal.scheduler->thread_create(FUNCTOR_BIND_MEMBER(&AP_MSP::loop, void), "MSP", 1024, AP_HAL::Scheduler::PRIORITY_IO, 1)

整個應用框架通過以下兩個函數實現：

• AP_MSP::init //初始化
• AP_MSP::loop //遍歷輪訓

2.2 支持特性

• 支持SerialProtocol_MSP：通用MSP協議
• 支持SerialProtocol_DJI_FPV：DJI FPV OSD協議
• 支持SerialProtocol_MSP_DisplayPort：MSP Display Port

2.3 MSP DisplayPort v.s. DJI FPV OSD

MSP DisplayPort 和 DJI FPV OSD 協議之間的主要區別在于它們的應用領域和功能。以下是兩者的詳細對比：

• MSP DisplayPort
  MSP（MultiWii Serial Protocol） DisplayPort 是一種用于傳輸飛行控制器和顯示設備之間數據的協議。它主要用于發送實時飛行數據到顯示器或OSD（On-Screen Display）。這是一個開源協議，廣泛用于開源飛行控制器固件如Betaflight、iNav等。

特點：

1. 開源協議：MSP 是開源的，允許開發者根據需要進行修改和擴展。
2. 靈活性：可以傳輸各種類型的飛行數據，如GPS信息、電池狀態、飛行模式等。
3. 兼容性：與多種飛行控制器和OSD設備兼容，廣泛應用于自制和定制無人機系統。

• DJI FPV OSD
  DJI FPV OSD（On-Screen Display） 是由 DJI 提供的專有協議，專門用于其 FPV（First Person View）系統。這一協議用于在飛行時將實時飛行數據和視頻傳輸到FPV眼鏡或顯示器上。

特點：

1. 專有協議：DJI FPV OSD 是專有協議，專門為 DJI 的 FPV 產品設計。
2. 集成性強：與 DJI 生態系統高度集成，提供無縫的用戶體驗。
3. 功能豐富：提供高質量的視頻傳輸和實時飛行數據，通常包括攝像頭切換、飛行模式、GPS信息、電池狀態等。

• 主要差異

1. 開放性：

   • MSP DisplayPort 是開源協議，允許廣泛的社區貢獻和定制。
   • DJI FPV OSD 是閉源的，僅限于 DJI 設備使用。

2. 應用范圍：

   • MSP DisplayPort 廣泛應用于多種飛行控制器和顯示設備。
   • DJI FPV OSD 專用于 DJI 的 FPV 系統。

3. 兼容性：

   • MSP DisplayPort 兼容多種設備和系統。
   • DJI FPV OSD 僅兼容 DJI 的產品。

4. 功能與擴展性：

   • MSP DisplayPort 提供了靈活的飛行數據傳輸，可以根據需要擴展。
   • DJI FPV OSD 集成了高質量的視頻傳輸和各種飛行數據，但其擴展性受到限制，因為它是閉源的。

總體來說，MSP DisplayPort 更適合于那些需要靈活性和可定制性的開源無人機項目，而 DJI FPV OSD 則為使用 DJI 設備的用戶提供了更集成和便捷的解決方案。

3. 重要例程

3.1 AP_MSP::init

AP_MSP::init
|
├── 獲取串行管理器的引用 (const AP_SerialManager &serial_manager = AP::serialmanager())
|
├── 初始化 UART 指針 (AP_HAL::UARTDriver *uart = nullptr)
|
├── 初始化使用 MSP 線程的后端計數 (uint8_t backends_using_msp_thread = 0)
|
├── 定義支持的 MSP 協議數組 (static const AP_SerialManager::SerialProtocol msp_protocols[])
|   ├── AP_SerialManager::SerialProtocol_DJI_FPV
|   ├── AP_SerialManager::SerialProtocol_MSP
|   └── #if HAL_WITH_MSP_DISPLAYPORT
|       └── AP_SerialManager::SerialProtocol_MSP_DisplayPort
|       #endif
|
├── 遍歷 MSP 協議數組 (for (const auto msp_protocol: msp_protocols))
|   ├── 遍歷協議實例 (for (uint8_t protocol_instance=0; protocol_instance<MSP_MAX_INSTANCES-_msp_status.backend_count; protocol_instance++))
|       ├── 找到對應的串口 (uart = serial_manager.find_serial(msp_protocol, protocol_instance))
|       |
|       ├── 如果找到 UART 串口且初始化后端失敗，則跳出當前循環 (if (uart != nullptr))
|       |   └── if (!init_backend(_msp_status.backend_count, uart, msp_protocol)) { break; }
|       |
|       ├── 如果后端使用 MSP 線程，增加使用 MSP 線程的后端計數 (if (_backends[_msp_status.backend_count]->use_msp_thread()))
|       |   └── backends_using_msp_thread++
|       |
|       └── 增加后端計數 (_msp_status.backend_count++)
|
└── 如果至少找到一個使用 MSP 線程的后端，啟動協議處理線程 (if (backends_using_msp_thread > 0))└── if (!hal.scheduler->thread_create(FUNCTOR_BIND_MEMBER(&AP_MSP::loop, void), "MSP", 1024, AP_HAL::Scheduler::PRIORITY_IO, 1)) { return; }

3.2 AP_MSP::loop

AP_MSP::loop()
│
├── 初始化 UART (for loop)
│   ├── _backends[i] != nullptr && _backends[i]->use_msp_thread()
│   └── _backends[i]->init_uart()
│
├── 無限循環 while (true)├── 延遲 hal.scheduler->delay(10)├── 獲取當前時間 const uint32_t now = AP_HAL::millis()├── 閃爍邏輯│   ├── (uint32_t(now * 0.00143) & 0x01) != _msp_status.flashing_on│   └── (uint32_t(now * 0.0005) & 0x01) != _msp_status.slow_flashing_on├── 檢測飛行模式變化│   ├── AP::notify().flags.flight_mode != _msp_status.last_flight_mode│   └── now - _msp_status.last_flight_mode_change_ms > OSD_FLIGHT_MODE_FOCUS_TIME├── 屏幕變化檢測 (if OSD_ENABLED)│   └── osd != nullptr│       └── _msp_status.current_screen != screen || !_msp_status.osd_initialized│           └── update_osd_item_settings()└── 處理后臺數據 (for loop)├── _backends[i] != nullptr && _backends[i]->use_msp_thread()├── _backends[i]->hide_osd_items()├── _backends[i]->process_incoming_data()└── _backends[i]->process_outgoing_data()

3.3 AP_MSP::init_backend

AP_MSP::init_backend
|
|-- if (protocol == AP_SerialManager::SerialProtocol_MSP)
|   |-- 創建 AP_MSP_Telem_Generic 實例
|
|-- else if (protocol == AP_SerialManager::SerialProtocol_DJI_FPV)
|   |-- 創建 AP_MSP_Telem_DJI 實例
|
|-- #if HAL_WITH_MSP_DISPLAYPORT
|   |-- else if (protocol == AP_SerialManager::SerialProtocol_MSP_DisplayPort)
|       |-- 創建 AP_MSP_Telem_DisplayPort 實例
|
|-- else
|   |-- 返回 false
|
|-- if (_backends[backend_idx] != nullptr)
|   |-- 初始化后端實例
|   |-- 返回 true
|
|-- 返回 false

4. 實例理解

• ArduPilot開源飛控之AP_Baro_MSP
• TBD … … //后續補充

5. 總結

其實Ardupilot代碼從框架設計的角度來看，非常透明、簡潔、當然實際應用過程也存在一些資源剪裁問題。

總的來說，目前betaflight/inav開發航模生態下，MSP協議還是非常普及的。了解這塊協議，對于兼容和集成會有很大的幫助。

6. 參考資料

【1】ArduPilot開源飛控系統之簡單介紹
【2】ArduPilot之開源代碼Task介紹
【3】ArduPilot飛控啟動&運行過程簡介
【4】ArduPilot之開源代碼Library&Sketches設計
【5】ArduPilot之開源代碼Sensor Drivers設計