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：点我
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本节课讲述如何将APM固件移植到自制硬件上面。从4.0版本之后，受益于软件框架的大幅优化，APM固件在不同硬件间移植变得非常简单，因此本节课比想象中的要简单许多。
这节课我们将以“怒飞垂云-鹏心-通用型飞控”为例来给大家讲述具体操作，此飞控的原理图、规格书、使用说明等资料下载链接：https://gitee.com/junzixing/Hardware 怒飞垂云“鹏心”通用型飞控淘宝链接：点我
一、编写硬件描述文件
在“ardupilot\libraries\AP_HAL_ChibiOS\hwdef”文件夹下面定义一个名称为你自己飞控硬件名字的文件夹，参考此文件夹下其他与你的硬件最接近的硬件的写法，修改出适合你的硬件的硬件描述文件。
以“鹏心”飞控为例，在我的代码库中（链接），切换到“NFCY-Copter-4.0.5”这个分支后，你会在“ardupilot\libraries\AP_HAL_ChibiOS\hwdef”目录中发现“NFCYv5”文件夹，这就是“鹏心”飞控对应的硬件描述文件。文件夹中有三个文件：
- hwdef-bl.dat：这个定义的是BootLoader程序对应的硬件描述，由于BootLoader只用到了很少一部分硬件外设，因此此文件内容明显比“hwdef.dat”少；
- hwdef.dat：这个定义的是飞控程序对应的硬件描述，其中包含了STM32时钟配置，串口、SPI、IIC、CAN等接口配置，IMU芯片型号描述，PWM以及定时器配置等等关键信息。具体内容见视频教程（链接）
- defaults.parm：这个文件定义了针对此电路板的默认参数。比如默认不使用串口的流控制、电源电压检测的比例系数等。注意，此文件不是必须的，如果你没有哪些参数是特有的，可以没有这个文件。
注意，上述三个文件的文件名是固定的（hwdef-bl.dat、hwdef.dat、defaults.parm），不能改为其他的名字。
特别注意：从Copter-4.0.4版本开始，APM对硬件定义文件（hwdef）的部分格式进行了修改，因此Copter-4.0.4、Coper-4.0.5版本与Copter4.0.3的硬件定义文件内容略有不同，建议在Copter-4.0.5版本基础上修改自己的固件。
二、编译BootLoader
// 第一步，清理之前的编译中间文件，一定要清理一下，能避免很多奇怪的问题
./waf distclean
// 第二步，设置编译目标为针对你的硬件的BootLoader
./waf configure --board YourBoard --bootloader
// 注意，这里的“YourBoard”就是上面步骤中你自己新建的文件夹的名字，对于“鹏心”飞控，就是“NFCYv5”
./waf configure --board NFCYv5 --bootloader
// 第三步，编译BootLoader
./waf bootloader编译生成的BootLoader文件为“ardupilot\build\YourBoard\bin\AP_Bootloader.bin”。
请大家注意一下几点：
1、固定翼、多旋翼、无人车等使用的是同一个BootLoader，就像一台电脑使用一个BIOS（类比BootLoader），但是既可以装windows（类比多旋翼固件），又可以装Linux（类比固定翼固件）一样。因此即使你编译的是固定翼固件，也请尽量在Copter-4.0.7版本基础上编译BootLoader，毕竟这是经过我们验证过的；
2、BootLoader的功能不像飞控固件一样进化很快，它基本上几年内也不会改一行程序，因此不必在Copter-4.1.x上死磕BootLoader，用Copter-4.0.7版本的即可。
三、刷BootLoader
BootLoader编译完成后，就可以通过ST-link、Jlink、STM32专用烧写器等工具将BootLoader烧写到飞控里了（具体方法与下面第六步的方法类似）。只要BootLoader烧写成功，即使飞控中还没有烧写过飞控固件，就已经可以直接使用MissionPlanner通过USB烧写飞控固件了，不过需要遵循如下步骤：
- 先不要通过USB连接飞控；
- 打开MissionPlanner，初始设置 -> 安装固件 -> 加载自定义固件 -> 选择前面编译的飞控固件“xxxx.apj” -> 等待5秒后弹窗“请拔下控制板，点击OK后再插入” -> 点击“OK” -> 立即通过USB连接飞控，然后你就会发现开始擦除飞控，然后开始烧写。（注意这一步的精髓在于：先点击“请拔下控制板，点击OK后再插入”小窗口中的“OK”按钮，再插入USB）
四、为编译含BootLoader的固件做准备
第三步中先刷BootLoader，然后通过MissionPlanner加载自定义固件的方法固然不错，但是不如用烧写器一次性地将BootLoader和飞控固件一起烧写到飞控中方便，为此，我们需要先进行如下步骤：
1、按照本文第二段的方法生成针对你的硬件的BootLoader，将其复制到“ardupilot/Tools/bootloaders”文件夹下面，并重命名为“YourBoard_bl.bin”，以“鹏心”飞控为例，重命名为“NFCYv5_bl.bin”；
注意，你在前面将你的硬件命名为什么，此处就重命名为“该硬件名_bl.bin”，注意是“硬件名”后面加“_bl.bin”，不是“.bin”。
2、安装“intelhex”python包；注意，如果你是2021年3月3日之后使用第一节课中我修改后的脚本文件建立的编译环境，这一步不需要做，因为那个脚本已经帮你按照好了“intelhex”python包。
pip2 install intelhex
pip3 install intelhex五、编译飞控固件
// 第一步，清理之前的编译中间文件，一定要清理一下，能避免很多奇怪的问题
./waf distclean
// 第二步，设置编译目标为针对你的硬件的飞控固件
./waf configure --board YourBoard
// 第三步，编译飞控固件（此处以编译多旋翼固件为例），方法参考本课程课时3、课时4
./waf copter以多旋翼为例，编译完成后在“ardupilot\build\YourBoard\bin”文件夹下有“arducopter_with_bl.hex”文件，即为包含了BootLoader的飞控固件。而此文件夹下的“arducopter.apj”文件即为单纯的不含BootLoader的飞控固件，使用MissionPlanner加载自定义固件时用的就是这个。
六、同时刷BootLoader和固件
需要将hex文件刷的STM32单片机中，我使用的是“正点原子Mini-Pro脱机下载器”，淘宝链接：链接。使用常用的Jlink、ST-Link也可以烧写，具体方法与之类似，请大家自行探索，搜索关键字“ST-Link 烧写 bin文件”即可。
七、使用MissionPlanner刷固件
事实上，只要我们将BootLoader刷到飞控里之后（不管是单独刷的BootLoader还是刷的BootLoader与固件一体的文件都一样），就可以使用MissionPlanner给飞控刷固件了，具体方法请参考如下链接的第三部分：http://www.nufeichuiyun.com/?p=246
八、疑难解答
1、如下图所示，编译飞控固件时可以正常编译，但是编译BootLoader时报错“Permission denied”
从程序输出来看，出错前调用的是“python3 ${SRCROOT}…”，但是提示的却是“/cygdrive/c/Users/xingz/AppData/Local/Microsoft/WindowsApps/python3: Permission denied”，程序调用路径跑出了cygwin64环境，直接去调用windows下面的python3了，然后非常尴尬地被windows拒绝了。
实时上，我们在cygwin64环境内部已经安装了python3，但是名字不是python3，而是python3.6，从而程序调用python3时没有找到这个程序，就进一步去windows里找，然后被windows拒绝了。这个也很好解决，在cygwin64中创建python3.6的链接文件即可（类似于windows下的快捷方式，但有有所区别）：
// 使用cd命令进入到cygwin64/bin文件夹下，我们安装在cygwin64环境内的python3.x就在这里面
cd /cygdrive/c/cygwin64/bin/
// 为python3.6文件创建名称为python3的链接文件，如果你的这个路径下面没有python3.6，但是有python3.7文件，那么就将下面的3.6换为3.7
ln python3.6 python3重新启动cygwin64，应该就可以编译了。
2、对于小容量单片机 ，固件放不下咋办？
目前APM固件功能越来越多，体积自然也越来越大，对于Flash只有1M的单片机来讲已经放不下了，不过我们可以通过移除用不到的功能来减小固件体积，请参考如下链接进行操作：http://www.nufeichuiyun.com/?p=2461
此外，还有一种方法是在“hwdef.dat”文件结尾加入如下代码，会自动屏蔽一些不常用的功能（仅限于Copter-4.3.x以上的版本）。
# minimal drivers to reduce flash usage
include ../include/minimal.inc不过很奇怪的是目前在源代码中并没有搜索到这个“minimal.inc”文件，估计这个文件会在编译的预处理阶段自动生成。
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
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