2022年FlightGear软件的IO系统 .pdf

1.FGFS 的 IO 系统FGFS 是一个做研究的非常优秀的系统，飞行，气动，控制等，做这些免不了要和FG 进行数据交换，本文主要说说FG 的 IO 系统，包括 FG 的 IO 架构，支持的 IO 协议，及与FG 的通信。1.1.FG 的 IO 系统架构FG 支持许多IO 协议，这些协议均由一个simgear 的 SGSubsystem模块形式实现的FGIO 子系统来进行管理。这些协议在功能和作为可能有相同的以可能不同，并且这些模块可以同时启动。在一个FG 运行实例中可以同时使用多种协议与其进行通信。FG 支持的协议有generic,garmin,joyclient,jsclient,native-ctrls,native-fdm,native-gui,native,nmea等等，详细的列表参见fgfs 的手册。1.2.IO 架构每个协议模块都是一个FGProtocal 的子类，实现了相应的操作接口。主程序先根据命令行的参数确定要启用哪些IO 协议，然后创建对应的io 协议的实例，并以指定的参数初始化。主程序起动后，使用Options 对像来处理命令行参数，所有支持的参数在 options.cxx:struct OptionDesc 结构中定义，该结构还定义的参数的类型，类型是 OPTION_CHANNEL的都是 IO 子系统的。通过在 Options:init()-parseOption()-addOption()将参数以参数名、参数值创建一个OptionValue 对像实例，保存到一个vector 中。然后主程序调用Options:processOptions()-Optons:ptionsPrivate:processOption()来处理每个参数。如果参数类型为OPTION_CHANNEL，就将其添加到全局的FGGlobals:channel_options_list 中，至此参数处理完成。主程序在 fg_init.cxx:fgInitSubssytems()中加载各个子系统，其中就包括 FGIO 子系统，最后调用globals.get_subsystem_mgr().init()初始化所有注册的子系统，对于IO 子系统来说，前面已经将从参数指定的要启动的IO 协议保存到了列表中，在FGIO:init()中遍历已经从命令行分析到的要使用的IO 协议的信息，根据参数指定的协议创建相应的IO 协议的实例，见FGIO:parse_port_config()函数.每种协议参数配置不尽相同，后面在说.FGProtocal 主类定义一操作框架的接口，及几个主要的属性,hz:数据更新/发送的频率；dir:数据的方向，指定 FG 是发送还是接收都,in 表示接收，out 表示是发送；io：数据收发通道，根据协议不同，通道可以是串口，socket,文件等，这些属性在FGIO:parse_port_config()的后半部分中设置的。初始化完成后，就进入工作准备，当主系统调用FGIO:update()时，IO 子系统遍历已经注册的协议，分别调用每个协议的 update()函数。FG 启动时设置IO 系统的参数一般如下面的格式：-protocol=medium,direction,hz,medium_options,.protocol=指定的协议名，如native,nmea,garmin,fgfs,rul,pve,ray等medium=IO 使用的媒体，可以是serial,socket,file，有些协议不需要指定该参数，如httpd,就只有一个设定端口的参数。direction=数据方向，如in,out，有些协议只支持输入或输出hz=数据更新的频率，单位秒，可以使用浮点数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -medium_options 为与选择的IO 像媒体相关的选项，如串口(serial)就需要指定串口的名字和波特率。以上这些参数，不是所有的都需要，是根据使用的媒体需定和协议而定的。1.3.IO 协议介绍本节简单介绍一下一些主机IO 协议的使用方式，只选了几个比较典型和我知道是什么的来介绍，有些协议我以不知道具体的情况，就不说了，有了解的同学请补充。下面的协议名已options.cxx 中的 struct OptionDesc 结构中的定义为准，至于标准名是什么不于追究。使用这些协议与FG 进行通信，先对SimGear 的属性系统及FlightGear 的各种属性有所了解，就很容易使用了，当然有些协议不需要，如 joyclient 1.3.1.atcsim这个好像需要ATC 硬件支持，没法玩，以没玩过。1.3.2.atlasatlas 是一个用于显示飞行地图的程序。1.3.3.httpd指定了 httpd 选项后，FG 在运行时会在指定的端口创建一个http 服务器，这样就可以有 http 协议访问FG 的各种数据，可以使用浏览器打开http:/localhost:port 来打开FG 的属性查看页面，并且还可以直接修改其中的一些属性。具体的属性的意义参考SimGear 的手册。1.3.4.jpg-httpd指定 jpg-httpd 选项后，FG 在运行时会在指定的端口创建一个简单的http 服务器，当访问一个端口时，FG 会返回一张当前FG 运行的屏幕的截图。用浏览器访问就能看到截图。1.3.5.native Native 以是一个二进行协议，不过和前面几个不同的时，数据来由于FG 运行时的全局 FGInterface 类对象 evil_global_fdm_state，在 flight.hxx 文件中定义FDM(Flight Dynamics Model)中的各种数据。这些数据可能更多的是用来调试FG 用，如果只是想和 FG 进行通信，操作飞行器，建议使用其它的一些协议，更方便使用。1.3.6.native-ctrlsNative-ctrls 是一个二进制数据协议，是FG 自己定义的，协议的格式在net_ctrls.hxx文件中的FGNetCtrls 类定义的数据结构体，数据元素比较多，我就不一一说明了，基本上飞行器飞行相关的数据都有了，使用这个协议可以读取或控制FG 中飞行器的各种功能了，如操控的，导航的等等。1.3.7.native-fdmNative-FDM 的使用方式和Native-ctrls 是一样的，只是通信的数据格式有些不同，FDM 的数据格式在net_fdm.hxx 中的 FGNetFDM 结构体中定义，结构定的各字段参看源文件中的定义和说明.1.3.8.native-guiNative-GUI 协议也是和Native-ctrls 差不多的，只是数据格式和含义有所不同，Native-GUI 的数据格式在net-gui.hxx 中的 FGNetGUI 结构体中定义的，结构定的各字段参看源文件中的定义和说明.1.3.9.opengc名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -数据结构在opengc_data.hxx 中的 ogcFGData 结构中定义的。OpenGC 是一个多平台，多模拟器的用于开发高质量玻璃驾驶舱显示器的工具。opengc 参数用于指定输出或接收符合OpenGC 的数据。1.3.10.garmin使用 Garmin 协议格式数据，可以用于记录飞行器的GPS位置信息或向提供外部GPS位置信息给FG 使用。协议格式可参考相关文档。记录飞行 GPS数据使用参数：-garmin=file,out,5,recordfile 或可以使用GPS 数据控制FG 中的飞行器：-garmin=file,in,5,recordfile 1.3.11.nmea使用 nmea 协议格式的GPS 数据，可以用于记录飞行器的GPS 位置信息或向提供外部 GPS 位置信息给FG 使用。协议格式可参考相关文档。1.3.12.genericGeneric 是一个基于XML 的协议，XML 的具体格式见README.protocol文档，该协议格式一般用于记录和回放FGFS 的飞机。如要记录飞机过程，可以指定参数:-generic=file,out,20,recordfile,playback。要回放飞行记录，可以使用参数：-generic=file,in,20,recordfile,playback-fdm=external。1.3.13.props指定该参数，FG 会在指定的端口创建一个telnet 服务器.使用 telnet 连接上后，可使用 help 查看帮助，FG 的各种属性就可以向一个文件系统一个操作，可以使用ls列出属性，get/set读/修改属性值。1.3.14.telnet同 props 协议1.3.15.pvePVE 协议以字符串的形式输出roll,pitch,heave 的值，roll,pitch 为角度值。可以用于模拟机坐舱控制等的数据。1.3.16.joyclient能可以使用远程数据当驾驶杆，只支持两个轴，分别控制飞行器的升降舵和副翼。可以通过 Socket 或者串口，向FG 发送数据，数据的格式为两个32 位整数，第一个为 X 轴的位置，第二个数为Y 轴的位置，分别取值为0-4096,为 2048 为中点，小于2048 表示向下偏转对应摇杆的负方向，大于2048 表示向上偏转对应摇杆的正值。1.3.17.jsclient这个功能和joyclient 差不多，只是支持的轴有4 个，并且这4 个轴所控制的功能不是固定的，是根据系统中配置的摇杆的前4 个轴对应的功能，数据格式为6 个 32 位整数，前4 个数对应前4 个轴，后两个数现在没有使用。取值为正负0 x7FFFFFFF之间。1.3.18.multiplay使用格式为-multiplay=dir,Hz,host,port,-callsign=ABCD，多人联机飞行的连接配置，dir设为 in，表示 FG 作为服务器运行，其他飞友连接到你们电脑一起飞行，这需要其他人能直接访问到你的IP。Hz 为数据更新频率，越大数据更新快，但以需要更大的带宽。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -host 和 port，如果是服务端，指定在那个地址和端口进行监听，以接受其它人的连接，如果作为客户，指定服务器的地址和端口号。callsign 为你的呼号，在一个服务器上的飞机的呼号不能重复。1.4.使用实例1.4.1.多机同步显示主机设置-native-fdm=socket,out,60,5505,udp -native-ctrls=socket,out,60,5506,udp 其它从机设置-native-fdm=socket,in,60,5505,udp -native-ctrls=socket,in,60,5506,udp -fdm=null 1.4.2.连机飞行连接到 mpserver01.flightgear.org 进行联机飞机，呼号为fg0001-multiplay=out,10,mpserver01.flightgear.org,5000-callsign=fg0001 1.4.3.记录和回放记录-generic=file,out,20,flight.out,playback 回放-generic=file,in,20,flight.out,playback -fdm=external 1.4.4.串口摇杆设置 FG 从串口 com1(linux 使用 ttyS0),以波特率 9600 的速率，接收joyclient 协议的数据.-joyclient=serial,in,30,com1,9600 1.4.5.启动 http 服务-httpd=5501 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -