基于waf编译APM飞控固件

本文为《无人机飞控固件开发教程》系列视频的辅助资料，已经在“网易云课堂”上线 ， 链接如下： https://study.163.com/course/introduction/1209568864.htm?share=1&shareId=1448054983

无人机调试，飞控硬件定制、固件修改，日志分析，请QQ联系：3500985284

　特别注意，切换固件版本用的是“Git Bash”这个软件，而编译固件用的是“Cygwin64”这个软件，二者外观差不多，但是请不要搞混。

　再说一遍：Git Bash这个软件，打开后界面中会有“MINGW64”字样，这个软件是用来切换版本用的，不是用来基于waf编译飞控固件的。编译飞控固件用是Cygwin64。

我已经将上面两段文字的字号调到最大了，希望大家能看见。

一、配置飞控类型

// 再次强调，从这一步开始，使用的软件是“Cygwin64”，而不是“git bash”
// 查看所有支持的飞控类型
./waf list_boards

// 将编译目标设置为fmuv3版飞控，对应Pixhawk2.4.x硬件
./waf configure --board fmuv3

// 对于Pixhawk2.4.x版本飞控，由于出厂刷的BootLoader版本不同，可能编译目标为fmuv2，也可能是fmuv3，如果你不确定是哪个，就编译出两个版本的固件，哪个能烧写进去哪个就是对的(错误的固件是烧不进去的，也不会损坏飞控，请放心尝试)
// 如果你的飞控是Pixhawk4，就将这里的fmuv3改为Pixhawk4，但是注意，Pixhawk4这类硬件请用多旋翼4.0.0、无人车4.0.0和固定翼4.0.0以上版本的源代码进行编译，低于这些版本编译时会报错
// 以此类推

　这一步会在“ardupilot”文件夹下生成“build”文件夹，里面放着与你指定的飞控硬件相匹配的库文件和一些其他文件，如果你编译了一种飞控硬件的固件之后，打算编译另一个型号的飞控硬件的固件，这时最稳妥的办法是手动删除“ardupilot/build”文件夹，然后再指定编译目标为新的飞控硬件，从而可以避免两种飞控硬件都出现在build文件夹中，造成编译时出错，注意，这种出错概率很大，请尽量不要在此处偷懒。

　注意，这一步只需要执行一次，如果后面只是修改了飞控的代码，并没有修改硬件定义文件（课时16中的概念，你如果现在看到这段话，大概率你还没有涉及这一块），也没有更换飞控型号，则不需要重新执行此步骤。

这一步常见问题：

1、如下图所示，提示“Could not find the program [‘arm-none-eabi-ar’] :” 　

解决办法：

（1）、这一步如果出现下图所示错误提示，重启一下电脑试试，90%情况下能解决这个问题☺；

（2）、如果重启电脑后还不行，按照第一节课中的第四步，重新安装GCC编译器，并且 注意，最后一步勾选“Add path to environment variable” 。

2、如下图所示，提示“invalid lock file in /cygdrive/d/ardupilot”

　这是由于之前编译飞控固件时会产生一些“锁文件”来保存编译的临时配置选项，如果异常退出或者其他未知原因，这些“锁文件”在编译完成后没有被正常清除，就会有这种提示。这种情况不影响正常编译，如果你觉得它们碍眼的话，可以手动将其删除，锁文件都是以“.lock”开头的，如下图所示（你的电脑里可能只有其中一个文件或者一个都没有，都是正常情况）：

3、配置成功后卡在最后一步没有反应

　这是2023年3月左右开始出现的新的问题，应该是编译环境的某些依赖包的更新导致的，实际上配置板子类型已经完成。

二、编译飞控固件

　这一步大家如果遇到问题，请先看看本文第四部分“疑难解答”环节是否有同样问题（经过长时间的完善，大家遇到的各种情况的问题的都更新到那里了），如果没有，请在微信群里提问。

// 如果是编译多旋翼固件，运行下面的命令
./waf copter

// 如果是编译常规固定翼固件或者垂直起降固定翼固件（二者使用的是同一个固件），运行下面的命令
./waf plane

// 如果是编译直升机固件，运行下面的命令
./waf heli

// 如果是编译无人车固件，运行下面的命令
./waf rover

// 如果是编译潜水艇固件，运行下面的命令
./waf sub

// 如果是编译外设固件（如CAN总线版本的GPS），运行下面的命令
./waf AP_Periph

// 如果你上次编译好好的，突然就编译报错了，尝试如下命令，删除之前的编译缓存，这样下次编译时会从头编译
// 这个命令等效于手动删除“ardupilot/build”文件夹
./waf distclean

// 列出waf的所有命令及其使用方法
./waf -h

　2023年3月16日更新，此处同样会出现编译完成后卡在最后一步的问题，处理方法跟上面一样：

三、烧写飞控固件

　1、安装最新版地面站MissionPlanner：官方下载链接

　2、使用MissionPlanner烧写飞控固件，自行编译的固件位置： bulid/fmuv3/bin/arducopter.apj

　注意，如果找不到“加载自定义固件”的按钮，是MissionPlanner设置的问题，请按照下述文章第四条进行处理：链接地址。

四、疑难解答

　1、编译报错“Missing configuration file ‘/cygdrive/d/ardupilot/build/sitl/ap_config/h’, reconfigure the project!”

　“ reconfigure the project! ”这句话的意思是：请重新配置工程。一般情况下，在工程的编译目标出现混乱后会发生这种问题，只需要重新指定编译目标即可解决：

　第一步、手动删除ardupilot/bulid文件夹；

　第二步、重新设置编译目标（如FMUv3）；

// 将编译目标设置为fmuV3版飞控
./waf configure --board fmuv3

　第三步、开始编译

// 如果是编译多旋翼固件，运行下面的命令
./waf copter

　2、编译或者列出支持板子类型时报错“No such file or directory”

　大家注意，我们使用git命令切换分支的时候，使用的是“Git bash”这个软件，这个软件打开后，命令行窗口的标题栏显示的是“MINGW64”，而我们使用waf命令编译固件、查看支持的板子类型时，打开的是“Cygwin64 Terminal”这款软件，大家请不要搞混。

　出现 “No such file or directory” 错误时，请检查一下，你是否在MINGW64中执行了waf命令。

　3、提示“-bash: ./waf : /usr/bin/python: 解释器错误：No such file or directory”；或者设置板子类型时卡在“Checking for ‘g++'(C++ compiler)”处不动

　从2019年12月之后，我发现由于cygwin64的更新，导致运行“./waf”命令时，会发出这个提示，其背后的原因是编译器无法正确调用python，我试了很多种方法都没有解决这个问题，最后找的了一个简单粗暴的解决方法：我把可以正常编译的虚拟机系统（2019年6月份建立的编译环境）中C盘下的“cygwin64”文件夹覆盖新建立的编译环境的电脑下的同名文件夹，问题就解决了。

　百度网盘链接：

链接：https://pan.baidu.com/s/1Tal_42aQ17EBLSLbQHiVnw　提取码：nfcy

　使用方法：

　1、彻底“C:\cygwin64”文件夹，如果弹出是系统文件，是否继续，就点“继续”（注意按照之前的方法安装cygwin64的步骤不能省略，尽管此处我们要删除它，但是它的安装过程中还是在其他文件夹安装了不少编译必须的文件）；

　2、删除桌面上的“Cygwin64 Terminal”快件方式；

　3、将刚下载的压缩包解压缩到桌面或者某个“非C盘根目录”的盘中（由于系统权限，你不可能直接解压到C盘根目录下）；

　4、将解压缩完成的文件夹移动到C盘根目录下（注意，有的学员解压缩方式不同，解压缩后，cygwin64文件夹下面还套了一个cygwin64文件夹，那么移动时请移动那个里层的cygwin64文件夹）；

　5、将C:\cygwin64文件夹下的“Cygwin64 Terminal”快捷方式移动到桌面上，以后运行程序时，就双击这个快捷方式。

　4、提示“Failed to process hwdef.dat ret=1”

　报错输出如下图所示，经研究发下，是由于将飞控源代码“ardupilot”文件夹放到了C盘根目录下了，而win10操作系统对C盘的访问权限非常严格，导致cygwin在运行时有些操作被禁止（Permission denied），解决方法很简单：将ardupilot放到D盘根目录下。

　5、提示“No module named future”、“mavgen returned 1 error code”

　如上图所示，提示“No module named future”、“mavgen returned 1 error code”，这个提示说明缺少了“python2.7的future库”， 在cygwin64命令行中输入如下命令安装future库：

pip install future

　6、提示“./waf:行3：from: 未找到命令”

　如下图所示，编译时提示“xxx 未找到命令”，这个问题很不常见，是由于大家根据第二节课的方法建立编译环境时，解压缩cygwin64压缩包时使用了有问题的解压软件，解压缩后部分文件缺失导致的。

　解决方法：彻底删掉cygwin64文件夹，使用winrar软件重新解压cygwin64文件夹并按照第二节课的方法重新建立编译环境。

7、提示“bad interpreter: No such file or directory”

　如下图所示，调用waf命令时提示“bash: ./waf: /usr/bin/python: bad interpreter: No such file or directory”，这是由于你使用了“Git Bash”这个软件来进行编译，而实际上我们用的是cygwin64进行编译，软件打开错了。

8、自行修改部分代码后编译报错（必看！）

　只要修改代码，就有可能出现“语法错误”，进而导致编译报错。编译报错后，由于编译过程中的输出比较多，我们第一眼看到的往往是下图所示的“报错总结”，但是大家一定要注意，这个只是“总结”，或者说叫“编译结论”，而不是问题根源的真正位置。

　这时我们要做的是：

　（1）放宽心态；

　（2）将编译输出慢慢往上翻；

　（3）最终找到编译过程中第一次报错的地方，那里往往是问题的根源，并且编译器会给出很明确的问题提示（如下图所示）；

　（4）照着提示修改对应源代码即可。

9、提示“-bash: waf: command not found”

　如下图所示，执行指定编译目标为fmuv3的命令时，命令行提示“ -bash: waf: command not found ”。细心的学员应该能发现，这是由于“waf”前面缺少“./”导致的，正确的命令开头应该是“./waf”，而不是“waf”。

10、提示“you need to install pexpect with ‘python -m pip install pexpect’”

　编译报错，这时候不要怕，也不要急着去问别人，尝试翻译一下最下面的那个报错的意思是什么意思，实在不行就用谷歌翻译帮忙翻译一下，然后你就发现这个报错提示已经够贴心了：

你需要使用“python -m pip install pexpect”命令来安装“pexpect”包。

　也就是说你的编译环境建立的不太完整，缺少一个叫“pexpect”的python包，导致无法编译，你使用这个命令就可以安装这个包（如果缺少其他包，也是类似的提示）。

　解决方法很简单，在当前的cygwin64命令行中输入如下命令并回车即可（安装python包跟命令行中当前所处的目录无关）

pip install pexpect -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

　注意，上面的命令中，我省去了不必要的“python -m”，同时在结尾加上了“-i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple”，这样自动联网下载这个包的时候连接的是清华大学的镜像服务器，而不是国外的服务器，从而速度可以提升上千倍。（实时上大部分情况下不加这个根本就无法成功下载python包）

　如果还不行，则可能是由于你用的源代码版本使用的是Python3辅助编译的，而使用pip安装的是python2.x版本的包，通过尝试将上面命令行头部的“pip”改为“pip3”来安装python3对应的包，修改后的命令如下：

pip3 install pexpect -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

11、报错提示“Command [‘/usr/bin/git’, ‘rev-parse’, ‘–short=8’, ‘HEAD’] returned 128”

　这可能是源代码中的git文件损坏导致的，也可能是由于文件所有权发生改变后导致的（我是格式化C盘并重装系统后，编译D盘中之前的源代码时遇到的这个问题）。解决方法：

• 方法一：从之前备份的压缩包中重新解压缩出源代码即可。（有一次我删掉这个源代码，重新解压出之前备份的源代码后问题消失。）

• 方法二：有一次，方法一无效，我不得已重新从github上clone源代码，更新子模块，之后问题消失。

2022年11月20日更新：暂时没有更便捷的方法。

12、报错提示“could not configure a C++ compiler!”

　这个提示的意思是没有找到C++编译器，出现这种报错有如下几种可能：

　1、你忘记安装GCC编译器了，请按照第一节课中的第四步下载并安装GCC编译器（其余编译环境相关的软件不需要重新安装）；

　2、你安装GCC编译器时，最后一步没有勾选“Add path to environment variable”，也就是说没有将GCC编译器的路径放到环境变量中，从而编译环境找不到GCC编译器。解决方法：只需要按照第一节课中第四步的方法重新安装GCC编译器，并在结尾勾选上“Add path to environment variable”即可（其余编译环境相关的软件不需要重新安装）；

　3、建立编译环境后建议重启电脑后再开始编译固件，从而让一些设置生效（重启解决大部分问题）。

---

无人机调试，飞控硬件定制，固件修改，log日志分析，飞控驱动添加
请QQ联系：3500985284

微信公众号：“怒飞垂云”，扫描下图添加