FlightGear飞行模拟器

标题: FGFS的IO系统 [打印本页]

作者: 骑士 时间: 2012-2-27 13:42
标题: FGFS的IO系统
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
  - 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. atlas

atlas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-ctrls

Native-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-fdm

Native-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-gui

Native-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

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. generic

Generic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. pve

PVE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0x7FFFFFFF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。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

作者: 环球快车 时间: 2012-2-27 15:32
楼上翻译的非常好，学习了。原文是在哪里呀？

作者: jinchengde 时间: 2012-2-27 17:57
手册中的翻译么?

作者: 骑士 时间: 2012-2-27 20:33
不好意思，这就是原文，百分百原创.

作者: zlycc2012 时间: 2012-2-28 09:18
非常好，建议置顶。。。

作者: leicheng 时间: 2012-5-17 23:23
谢谢分享！

作者: lqbaggio 时间: 2012-6-3 07:48
很不错，不过感觉能深入点就更好了

作者: maplezhou_nuaa 时间: 2012-6-29 21:11

学习下

作者: dooake 时间: 2012-7-13 05:57
非常好，还在学习

作者: rq213 时间: 2013-5-15 09:15
学习中，先收藏了谢谢楼主

作者: wuwell 时间: 2013-9-4 17:08
学习了

作者: 偶尔缱绻 时间: 2013-9-29 12:34
顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶

作者: vijak 时间: 2013-12-10 11:12
谢谢分享，顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶

作者: QQ_4E325A 时间: 2013-12-28 19:48
楼主有所研究，共同学习，这些在readme文件中能找到，我最想做的是把OSG分离出去，这样运行速度会快点，我的机器只能跑不到20帧。

作者: 天草流 时间: 2014-3-4 21:11
点个赞先新手刚学收藏起来好好研究

作者: 我爱茜茜 时间: 2014-3-14 23:06
这个太有才了。可以用来学习研究flightgear啊！

作者: 826940559 时间: 2014-8-5 15:07
楼主很强悍，不过要是更详细一些，举些例子效果会更好

作者: huanjing2012 时间: 2014-9-18 08:47
非常好，感谢楼主，正好需要了解这个东西

作者: baar 时间: 2014-10-27 04:17
楼主很强悍，不过要是更详细一些，举些例子效果会更好

作者: chongyanglee 时间: 2014-11-4 22:52
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作者: goodgugege 时间: 2014-11-5 14:55
学习了

作者: afa 时间: 2015-5-31 22:34
非常感谢，好东西，学习了

作者: lvguohu 时间: 2015-8-4 09:45
FG有没有手册或者帮助文档的？

作者: qianlitiaotiao 时间: 2015-8-4 16:08
学习了感谢楼主哈哈哈

作者: blue_sky_1 时间: 2015-9-3 18:20
楼主的研发能力不错，赞一个

作者: FGwhite 时间: 2018-7-26 13:40
我想问一下，这个是需要写在FG的命令行里吗？能讲解一下参数是什么意思吗？或者有什么帮助文档推荐我去看看吗？

作者: jcwangzi 时间: 2018-8-31 22:46
非常好，建议置顶。。。

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