Holybro Pixhawk Raspberry Pi CM4 底板與 PX4 乙太網路通訊設定完整教學

摘要

設定乙太網路（Ethernet）就像在拼拼圖，要讓所有元件就定位，你需要將每個系統配置在同一個 IP 網段中。這確保了每個裝置都擁有唯一的 IP 位址，並能找到彼此進行通訊。

在今天的教學中，我將使用 Holybro 友情提供的 Pixhawk 6X + Raspberry Pi CM4 底板進行示範，但以下教學適用於任何連接 CM4 的 Pixhawk 飛控。

你可以選擇依靠 DHCP 伺服器自動分配 IP 位址，也可以手動為網路上的每個系統設定靜態位址。

在本範例中，我們將系統設定在 192.168.0.XXX 網段內使用靜態 IP 位址。Holybro Pixhawk 6X 使用 192.168.0.4，而電腦端則使用 192.168.0.1。如果你想加入隨行電腦或其他系統，只需用類似的方式分配靜態位址即可。

提醒一下：這裡的網路設定原理跟一般家用或商用網路並無太大差別，建議先具備基本的 IP 網路知識。

Pixhawk 與 PX4 的網路設定

建立好乙太網路的基礎後，接下來要介紹主角——PX4 的 netman 模組，它負責管理整個網路設定。

網路設定的核心是存放在 SD 卡上的設定檔 /fs/microsd/net.cfg。這個文字檔以 name=value 的格式逐行列出各項設定。典型的設定檔如下：

DEVICE=eth0
BOOTPROTO=static
IPADDR=192.168.0.4
NETMASK=255.255.255.0
ROUTER=192.168.0.254
DNS=192.168.0.254

各參數說明如下：

• DEVICE：介面名稱，預設為 eth0
• BOOTPROTO：取得 PX4 IP 位址的協定，可選 DHCP、static 或 fallback（先嘗試 DHCP，失敗則使用靜態位址）
• IPADDR：靜態 IP 位址（BOOTPROTO 為 static 或 fallback 時使用）
• NETMASK：子網路遮罩
• ROUTER：預設路由器位址
• DNS：DNS 伺服器位址

透過 QGroundControl 操作 netman

1. 使用 USB 線將飛控連接到電腦
2. 開啟 QGroundControl > Analyze Tools > MAVLink Console（需使用 FC 連接埠）。你也可以使用 MAVLINK shell
3. 先用 netman show 指令確認目前設定：

nsh> netman show
DEVICE=eth0
BOOTPROTO=static
NETMASK=255.255.255.0
IPADDR=192.168.0.3
ROUTER=192.168.0.254
DNS=192.168.0.254

如果需要更新設定，建議直接寫入設定檔。在 MAVLink Console 輸入以下指令：

nsh> echo DEVICE=eth0 > /fs/microsd/net.cfg
nsh> echo BOOTPROTO=static >> /fs/microsd/net.cfg
nsh> echo IPADDR=192.168.0.4 >> /fs/microsd/net.cfg
nsh> echo NETMASK=255.255.255.0 >> /fs/microsd/net.cfg
nsh> echo ROUTER=192.168.0.254 >> /fs/microsd/net.cfg
nsh> echo DNS=192.168.0.254 >> /fs/microsd/net.cfg

接著執行以下指令更新網路設定：

nsh> netman update -i eth0

系統會使用更新後的網路設定重新啟動。設定完成後就可以拔除 USB 連接線了。

透過乙太網路發布 MAVLink

完成網路設定後，還需要將乙太網路連接埠設定為傳輸 MAVLink（未來的文章也會介紹 XRCE-DDS）。

乙太網路連接埠的設定決定了序列連結的屬性，包括串流的 MAVLink 訊息集合、資料速率、遠端系統可連線的 UDP 連接埠等。

PX4 能夠透過 Pixhawk 上的幾個預定義連接埠發布遙測資料，通常用於連接地面站或其他 MAVLink 元件。可使用以下參數進行設定：

一般而言，隨行電腦會使用 14540 連接埠（而非 14550），並串流 Onboard 設定檔中指定的 MAVLink 訊息集合。你可以將 MAV_2_REMOTE_PRT 和 MAV_2_UDP_PRT 設為 14540，MAV_2_MODE 設為 2（Onboard）。不過使用 GCS 設定檔同樣可以運作。

更多關於 MAVLink 序列埠設定的資訊，請參閱 PX4 官方的 MAVLink Peripherals 文件。

連線測試

確認 Pixhawk 6X 已透過乙太網路線連接到區域網路後，在同一網路的電腦上開啟 QGroundControl。如果 QGC 在相同網段，通常會自動連接到飛控。若未自動連接，可手動設定：

1. 進入「Connect」面板，點擊「Add」
2. 選擇「UDP」選項
3. 輸入 Pixhawk 6X 的靜態 IP 位址（本範例為 192.168.0.4）
4. 填入適當的連接埠號碼
5. 點擊「Connect」

連線成功後，你就能看到遙測資料串流，並可向 Pixhawk 6X 發送指令。

在 Raspberry Pi CM4 上訂閱資料

CM4 與 Pixhawk 的強力組合

將隨行電腦與飛控配對使用，能為無人機帶來影像處理、障礙物迴避甚至機器學習等進階功能。

建立實體網路連接

要在 CM4 與飛控之間建立乙太網路連接，需使用 8-pin 轉 4-pin 的連接線將兩者實體連接。

CM4 網路設定

由於此配置中沒有 DHCP 伺服器，需手動設定 IP。首先透過 SSH 連接到 CM4（連接 CM4 的 WiFi 或使用 WiFi 無線網卡）。插入乙太網路線後，eth0 網路介面會從 DOWN 切換到 UP。

使用以下指令檢查狀態：

ip address show eth0

也可以手動啟用：

sudo ip link set dev eth0 up

系統會自動設定一個鏈路本地位址，例如：

ip address show eth0
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether xx:xx:xx:xx:xx:xx brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.0.3/24 brd 192.168.255.255 scope global noprefixroute eth0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::yyyy:yyyy:yyyy:yyyy/64 scope link
       valid_lft forever preferred_lft forever

這表示 CM4 的乙太網路 IP 為 192.168.0.3（你的情況可能不同）。

網路連通測試

從 CM4 的 Linux 終端機 ping Pixhawk：

ping 192.168.0.4
PING 192.168.0.4 (192.168.0.4) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.0.4: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.188 ms
64 bytes from 192.168.0.4: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.131 ms
64 bytes from 192.168.0.4: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.190 ms
64 bytes from 192.168.0.4: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.112 ms
--- 192.168.0.4 ping statistics ---
4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 77ms

從 QGC 的 MAVLink Console ping CM4：

nsh> ping 192.168.0.3
PING 192.168.0.3 56 bytes of data
56 bytes from 192.168.0.3: icmp_seq=0 time=0 ms
56 bytes from 192.168.0.3: icmp_seq=1 time=0 ms
...
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 10 ms

透過網路發布 MAVLink

需要設定 MAVLink 實例將流量發送到 CM4 的 IP。作為初步測試，可執行：

nsh> mavlink start -o 14540 -t 192.168.0.4

這會將 MAVLink 流量透過 UDP 發送到 14540 連接埠（MAVSDK/MAVROS 預設埠）及 192.168.0.4 位址，任何程序都可以監聽該預設埠接收資料。

使用 MAVSDK-Python 透過網路撰寫 Python 腳本

設定完成後，就可以在 CM4 上開發程式，透過網路接收 MAVLink 遙測資料。對於簡單腳本，最佳方式是使用 MAVSDK-Python 函式庫。

以下範例使用 MAVSDK-Python 專案中的 "tune" 範例，可直接在 Pixhawk 硬體上播放音調：

python3 -m pip install mavsdk
wget https://raw.githubusercontent.com/mavlink/MAVSDK-Python/main/examples/tune.py
chmod +x tune.py
./tune.py

詳細的安裝與設定說明，請參考 MAVSDK-Python 的官方文件。

結語

以上就是 Holybro Pixhawk 6X 搭配 Raspberry Pi CM4 底板透過乙太網路與 PX4 通訊的完整設定教學。從網路設定、MAVLink 串流到 MAVSDK-Python 開發，涵蓋了從基礎到應用的完整流程。希望對你的無人機開發專案有所幫助！

---

原文來源： 查看原文