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【NextPilot日志移植】logged_topics.cpp解析

java 2025/5/14 11:35:56

📘 PX4 Logger 模块注册 uORB 主题、实际订阅与数据采集流程

🧭 目的与背景

在 PX4 飞控中，日志记录模块 logger 需要记录多个 uORB 主题的数据（如 IMU、GPS、姿态等）。为了系统统一管理这些记录需求，logger 提供了 add_topic() 接口用于“登记想记录的 uORB 主题”，实现模块内部集中管理与订阅。

🧩 logger::add_topic() 的本质作用

topics.logger::add_topic("sensor_accel", 100, TopicSubscriber::IntervalMeasureMode::Exact, 0);

✅ 实际作用

向 logger 模块登记想要记录的 uORB 主题；
记录这些主题的名称、记录频率、测量模式等信息；
后续由 logger 内部统一处理订阅与记录。

❌ 不包括的操作

不等同于调用 orb_subscribe()，不会立即订阅；
不等同于调用 orb_advertise()，不会注册/创建新主题；
主题必须已经存在于系统中并由其他模块发布。

🗂️ 参数详解

参数	含义说明
`name`	uORB 主题名（如 `"sensor_accel"`）
`interval_ms`	记录频率，单位 ms（如 `100` 表示每 100 ms 记录一次）
`measure_mode`	测量模式，如 `Exact` 表示严格按周期记录
`instance`	主题实例号（用于处理多个 IMU 等多实例情况）

🧱 logger 模块的内部结构

调用 add_topic()
把主题信息写入 TopicSubscriber 对象的队列或映射表中。
启动 logger 时统一订阅
logger 在初始化或任务启动时遍历所有已登记主题，调用 orb_subscribe() 实际订阅。
定时记录数据
logger 根据每个主题的 interval_ms 周期读取数据并写入日志文件（通常是 ulog 格式）。

🧮 简要流程图（逻辑）

代码中 add_topic()↓
记录待订阅主题信息↓
logger 启动时统一 orb_subscribe()↓
定时读取并写入日志文件

🧾 示例：logger_main.cpp 中注册主题

// 典型注册方式
topics.logger::add_topic("vehicle_attitude", 50); // 每 50 ms 记录一次姿态
topics.logger::add_topic("sensor_gyro", 100);     // 每 100 ms 记录一次陀螺仪

🧠 延伸理解：为什么不直接订阅？

如果每个地方都调用 orb_subscribe()：

会造成重复订阅、资源浪费；
不好统一管理日志频率；
无法自动匹配多实例等情况。

logger 统一订阅后可：

动态调整频率；
控制记录启停；
集中写入磁盘。

🧩 回顾：add_topic() 只是登记

调用 logger::add_topic("topic_name", ...) 后，主题信息被保存在 logger 的内部容器中（如 TopicSubscriber 列表），此时并未真正执行订阅与数据读取操作。

🚀 真正订阅：在 `logger::initialize_topics()` 中统一完成

✅ 发生时机

logger 启动后，在主循环启动前调用：

bool Logger::initialize_topics()

✅ 核心代码流程

for (TopicSubscriber &sub : _subscriptions) {sub.subscribe();  // 真正调用 orb_subscribe()
}

这里 TopicSubscriber 是对每个 add_topic() 的封装对象，subscribe() 方法内部包含：

_orb_sub_fd = orb_subscribe_multi(_topic_name, _instance);

✅ 此时才真正使用 orb_subscribe 完成对每个 uORB 主题的订阅！

📦 数据采集：在 logger 主循环中周期读取（调用 `orb_copy()`）

核心代码位置

文件路径：

src/modules/logger/logger.cpp

函数位置：

void Logger::run()

主循环中采集逻辑：

while (!should_exit()) {for (TopicSubscriber &sub : _subscriptions) {if (sub.should_copy()) {sub.copy();}}
}

🧠 详细解释：sub.copy() 内部做了什么？

bool TopicSubscriber::copy()
{orb_copy(_topic_id, _orb_sub_fd, &_data);  // 读取最新数据_log_writer.write(_data);                  // 写入日志缓冲区return true;
}

✅ 每次循环判断是否到了记录周期（通过 should_copy()），如果到了，就执行 orb_copy() 把数据读出来，并调用 ulog_stream 写入磁盘日志文件中。

🗂️ 总结：logger 记录数据的完整生命周期

add_topic()             → 只是登记主题信息
initialize_topics()     → 统一 orb_subscribe() 实际订阅
Logger::run()           → 周期判断是否采样
TopicSubscriber::copy() → orb_copy() + 写入日志