📚 课程目录第2章 PX4源码编译环境搭建

2. PX4源码编译环境搭建：Ubuntu系统配置、PX4 Firmware源码下载、交叉编译工具链安装、首次编译验证

说实话，环境搭建这一步，看着简单，但坑是真不少。我带过不少新人，十有八九都卡在编译报错上。我自己刚入行那会儿，也在这上面折腾了两三天。

这一章，咱们就把环境捋顺。你跟着我的步骤走，基本能一次过。

2.1 Ubuntu系统基础配置

我建议你直接用 Ubuntu 20.04 LTS 或 22.04 LTS。别用太新的版本，比如24.04，有些依赖包还没适配好，容易出幺蛾子。

装好系统后，第一件事就是换源。国内网络环境，你懂的。

换源操作： 备份原文件，然后替换为清华或中科大的镜像源。记得执行 sudo apt update 和 sudo apt upgrade。

接下来，安装基础依赖。这是PX4官方推荐的命令，我直接贴出来：

sudo apt update
sudo apt install \
  git \
  zip \
  cmake \
  build-essential \
  genromfs \
  ninja-build \
  exiftool \
  python3-pip \
  python3-setuptools \
  python3-wheel \
  python3-dev \
  python3-empy \
  python3-numpy \
  python3-pyparsing \
  python3-jinja2 \
  python3-toml \
  python3-packaging \
  python3-jsonschema \
  -y

嗯，这里要注意。有些包名在不同Ubuntu版本里可能不一样。比如 python3-empy，在22.04里可能叫 python3-empy 但版本不对。如果报错，就用 pip3 install empy 补装一下。

2.2 PX4 Firmware源码下载

源码下载，我习惯用 git clone。但别直接克隆主分支，那个太大了，而且包含很多我们不用的硬件平台代码。

我个人习惯的做法是：

先创建一个工作目录，比如 ~/px4_workspace。
然后克隆时加上 --depth=1 参数，只拉取最新版本。
最后切换到我们需要的稳定版本标签。

mkdir -p ~/px4_workspace
cd ~/px4_workspace
git clone https://github.com/PX4/PX4-Autopilot.git --depth=1 -b v1.14.3
cd PX4-Autopilot
git submodule update --init --recursive

注意： git submodule update 这一步很关键，也最容易失败。因为子模块仓库分散在全球各地，网络波动就容易中断。我曾经在项目交付前夜，因为子模块没拉全，编译死活过不去。建议用代理，或者多试几次。

下载完成后，目录结构大概是这样的：

目录/文件	说明
`src/`	核心源码，包括模块、驱动、库
`boards/`	各硬件平台的板级配置
`cmake/`	CMake构建脚本
`ROMFS/`	文件系统镜像，存放参数默认值
`Tools/`	辅助工具和脚本
`makefile`	顶层Makefile，编译入口

2.3 交叉编译工具链安装

我们要在电脑上编译飞控代码，但飞控的CPU是ARM架构的。所以需要交叉编译工具链——说白了，就是在x86电脑上生成ARM可执行文件的工具。

PX4官方推荐用 GNU Arm Embedded Toolchain。我建议直接装 9-2020-q2-update 这个版本，稳定，兼容性好。

安装步骤：

下载工具链压缩包。
解压到 /opt 目录。
配置环境变量。

cd ~/px4_workspace
wget https://armkeil.blob.core.windows.net/developer/Files/downloads/gnu-rm/9-2020-q2-update/gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update-x86_64-linux.tar.bz2
sudo tar xjf gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update-x86_64-linux.tar.bz2 -C /opt/
export PATH=/opt/gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update/bin:$PATH

验证是否安装成功：

arm-none-eabi-gcc --version

如果输出版本信息，就说明装好了。

小技巧： 把 export PATH=... 这行加到 ~/.bashrc 文件末尾，这样每次打开终端就不用重新设置了。

2.4 首次编译验证

环境都配好了，咱们来编译一把。我选 px4_fmu-v5 这个目标板，也就是Pixhawk 4用的。

cd ~/px4_workspace/PX4-Autopilot
make px4_fmu-v5_default

第一次编译会比较慢，因为要下载一些依赖包，还要编译所有模块。我的机器大概要15-20分钟。

编译过程中，你会看到类似这样的输出：

[  1%] Built target git_submodule_src_drivers_gps
[  2%] Built target git_submodule_src_modules_uxrce_dds_client
...
[100%] Built target px4_fmu-v5_default

看到 [100%] 就说明编译成功了。生成的固件在 build/px4_fmu-v5_default/ 目录下，文件名是 px4_fmu-v5_default.px4。

  避坑指南： 如果编译过程中报错，别慌。90%的情况是网络问题导致依赖没下载全。先执行 make clean 清理，再重新 make。我曾经遇到过因为Python版本不对，导致 jsonschema 报错，后来用 pip3 install --upgrade jsonschema 解决了。

下面这张图，帮你理清整个环境搭建的流程：

编译成功后，你可以在 build/px4_fmu-v5_default/ 目录下找到生成的固件。这个固件就是我们要烧录到飞控里的东西。

嗯，到这里，环境搭建就完成了。你手上有了一把能编译PX4的钥匙。接下来，我们就可以开始真正的二次开发了。