无人机的通用语言，你懂吗？

小型无人机通信协议MAVLink解析

0、目录

1、概述

2、数据帧介绍

3、消息（PAYLOAD）介绍

4、举个栗子

5、传输性能介绍

6、缩略语

1、概述

MavLink（Micro Air Vehicle Link）是一种用于小型无人机的通信协议，2009年由劳伦兹-迈耶（Lorenz Meier）首次发布，该协议遵守LGPL开源协议。该协议广泛应用于地面站（GroundControl Station，GCS）与无人机（Unmanned vehicles）之间的通信，同时也应用在无人机内部子系统之间的内部通信中，协议以消息库的形式定义了参数传输的规则。MavLink协议支持无人固定翼飞行器、无人旋翼飞行器、无人车辆等多种类型的无人机。MAVLink协议是在CAN总线和SAE AS-4 标准的基础上设计形成的。

2、数据帧

让我们从协议的最底层开始说起——数据帧

如图所示，MAVLink数据帧的长度是变化的，变化范围在8字节~263字节之间，数据帧长度主要取决于PAYLOAD的长度，其他字节都是固定的，具体包括：

第一字节：STX

数据帧的开始标志，内容为“0xFE”（v1.0版），“0x55”（v0.9版）

第二字节：LEN

表示PAYLOAD部分的长度，范围0~255

第三字节：SEQ

表示数据帧的序号（seqence），每次发完一个消息，这个字节的内容会加1，加到255后会从0重新开始。这个序号用于MAVLink数据帧接收端判断消息是否丢失。

第四字节：SYS

表示发送本条数据帧的设备系统编号，编号范围1~255，系统使用此编号来区别在同一个网络中相互通信的不同设备。

第五字节：COMP

表示发送本条数据帧的设备系统的组件（component）编号，系统使用此编号来区别某个设备中的不同组件。

第六字节：MSG

表示PAYLOAD的消息编号，系统根据此编号来判断PAYLOAD中是什么消息，并对PAYLOAD消息进行解析。

第七部分：PAYLOAD

表示本次数据帧传输的具体内容，也是数据帧的核心内容，PAYLOAD的格式定义需要遵从MAVLink协议消息格式的定义，否则不能被系统正确的识别与解析。

第八部分：CKA和CKB

最后两个字节是校验位，CKB是高八位，CKA是低八位，校验算法为CRC16，主要作用是判断数据帧在传输过程中是否有丢失数据的情况，以及校验是否为相同版本MAVLink协议在相互通信。

3、消息

通过上面对数据帧的介绍，大家可以了解到，数据帧最核心的部分就是PAYLOAD部分，对于完全遵照MAVLink协议开发的系统来说，PAYLOAD部分的内容应该对应所有定义好的消息（MAVLink Messages）。

那么问题就来了，MAVLink通信协议都规定了哪些消息呢？

前面提到过，数据帧的第六字节（MSG）表示消息编号，0~255有256种组合，也就是说，共有256种消息类型。但是目前MAVLink协议只定义并使用了#0~#149，以及#230~#254消息编号。#150~#229是保留的消息编号，用来给开发者自己定义，以满足特定的需求。具体消息内容较多，感兴趣的同学请点击下面的链接查看。

https://pixhawk.ethz.ch/mavlink/#HEARTBEAT

4、举个栗子

以第一个消息为例，这个消息的名字是HEARTBEAT（心跳信号），编号为#0。这个信号对于飞行安全来说是十分重要的，飞机和地面站的通信，每隔一秒钟（官方推荐为一秒，可以通过软件自行设定发送频率）双方都会发送和接收到这个心跳信号，由此来判断对方是否还“活着”，否则就是失联啦！

心跳消息具体都发送哪些内容呢？

按照官方文档的介绍，可以知道该消息包括以下6部分内容：

1）无人机的类型：type，1字节

2）飞控的类型：autopilot，1字节

3）系统基础模式：base_mode，1字节

4）用户模式：custom_mode，4字节

5）系统状态：system_status，1字节

6）协议版本：mavlink_version，1字节

合计9字节，这也就是PAYLOAD的长度，如果无人机与地面站之间正在发送本条数据帧，数据帧的总长度应该是17字节。

5、传输性能

6、缩略语

GCS——Ground Control Station（地面控制站）

CAN——Controller Area Network（控制器局域网络，CAN总线）

SAE——Society of Automotive Engineers（美国汽车工程师学会）

MAV——Micro Air Vehicle（小型飞行器）