能上天的代碼？ NASA 火星無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)開(kāi)源了

【導(dǎo)語(yǔ)】：F Prime 是為“機(jī)智號(hào)”火星無(wú)人機(jī)量身定制的一個(gè)組件驅(qū)動(dòng)的框架，可以快速開(kāi)發(fā)和部署太空飛行及其他嵌入式軟件應(yīng)用程序。

簡(jiǎn)介

最近美國(guó)“毅力號(hào)”火星車成功登陸火星，配合它完成探測(cè)任務(wù)的“機(jī)智號(hào)”無(wú)人機(jī)搭載的是“驍龍801”處理器，并且“機(jī)智號(hào)”實(shí)際上是通過(guò) Linux 操作系統(tǒng)控制的，這是人類第一次在火星上運(yùn)行 Linux。

值得一提的是，多年前 NASA 把這個(gè)專門為火星無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)的飛行控制系統(tǒng)開(kāi)源了，它就是本文的主角：F Prime。

F′（F Prime）是一個(gè)組件驅(qū)動(dòng)的框架，可以快速開(kāi)發(fā)和部署太空飛行及其他嵌入式軟件應(yīng)用程序。F′ 現(xiàn)已成功部署在多種太空應(yīng)用中，它是為小規(guī)模航天系統(tǒng)量身定制的，但是也完全可以使用在其他嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中。

F′包括以下幾個(gè)內(nèi)容：

• 將飛行軟件分解為具有定義良好的接口
• 提供消息隊(duì)列和線程等核心功能的C++框架
• 提供自動(dòng)生成代碼的建模工具
• 豐富可用的組件集合
• 用于在單元和集成測(cè)試飛行軟件的測(cè)試工具

項(xiàng)目地址：

https://github.com/nasa/fprime

簡(jiǎn)單使用

F′的安裝要求環(huán)境中有以下工具：

• cmake
• git
• Python 3.5+

執(zhí)行以下命令即可完成安裝：

git?clone?https://github.com/nasa/fprime.git
cd?fprime
pip?install?--upgrade?wheel?setuptools?pip
pip?install?Fw/Python?Gds/

F′帶有兩個(gè)示例部署，其中一個(gè)向我們展示了束河在樹(shù)莓派上運(yùn)行F′，如何通過(guò)交叉編譯，驅(qū)動(dòng)程序等在嵌入式中入門；同時(shí)也提供了相關(guān)教程，以幫助我們理解框架，教程涵蓋了基本的組件創(chuàng)建，系統(tǒng)和拓?fù)湓O(shè)計(jì)，工具等。詳細(xì)的示例和教程參考官網(wǎng)。

F′具有以下幾個(gè)特性：

• 可重用性。基于組件的體系結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)高度的模塊化和軟件重用。
• 快速開(kāi)發(fā)。F′提供了一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，包括建模工具，測(cè)試工具和地面數(shù)據(jù)系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)人員可以使用建模工具編寫規(guī)范，并自動(dòng)生成實(shí)現(xiàn)。框架和代碼生成器提供F′部署所需的所有樣板代碼，包括線程管理的代碼，組件通信的代碼以及處理命令，遙測(cè)和參數(shù)的代碼。
• 可移植性。F′可以從微控制器運(yùn)行到多核計(jì)算機(jī)的多種處理器以及多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行。移植到新的操作系統(tǒng)很簡(jiǎn)單。
• 高性能。采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)架構(gòu)，減少了計(jì)算資源的使用，非常適合較小的處理器。
• 可適應(yīng)性。F′是根據(jù)小型任務(wù)所需的復(fù)雜性程度定制的，使得它易于使用。
• 可分析性。類型化的端口連接提供了強(qiáng)大的編譯時(shí)正確性保證。

結(jié)語(yǔ)

NASA 工程師在接受 IEEE 采訪時(shí)表示：

這是我們第一次在火星上使用 Linux。機(jī)智號(hào)是在 Linux 操作系統(tǒng)上運(yùn)行的。它使用的軟件框架是我們?cè)趪姎馔七M(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）為立方體衛(wèi)星和儀器開(kāi)發(fā)的，幾年前我們把它開(kāi)源了。

所以，大家可以得到一個(gè)在火星直升機(jī)上飛行的軟件框架，并且用在自己的項(xiàng)目上。這是一種開(kāi)源的勝利！

所以有了這個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，是不是意味著我們也有可能造出一架可以上天的無(wú)人機(jī)？感興趣的童鞋，快來(lái)學(xué)一下吧。