2. ArduPilot基础

这一章，我们聊聊怎么把 ArduPilot 的源码变成能跑在飞控板上的固件。说白了，就是让代码「活」起来。

很多新手觉得编译固件是件很玄乎的事。其实没那么复杂。我刚开始接触 ArduPilot 时，也对着终端窗口发过呆。后来踩了几个坑，慢慢就摸出门道了。

2.1 源码获取：从 GitHub 拉取 ArduPilot

ArduPilot 的源码托管在 GitHub 上。我个人习惯用 git clone 命令，而不是直接下载 ZIP 包。为什么？因为后续更新方便，切换分支也快。

# 克隆主仓库（推荐）
git clone https://github.com/ArduPilot/ardupilot.git
cd ardupilot

# 更新子模块（这一步不能省）
git submodule update --init --recursive

拉完代码后，记得切到稳定分支。我见过有人直接在 master 分支上编译，结果遇到一些实验性的 bug。建议用 Copter-4.5.x 或 Plane-4.5.x 这类稳定分支。

git checkout Copter-4.5.7

2.2 编译环境搭建：Windows 与 Linux 双线作战

环境搭建是很多人卡壳的地方。我两种系统都用过，说说我的感受。

2.2.1 Linux 环境（推荐）

Linux 下编译最省心。Ubuntu 22.04 是我用得最多的版本。ArduPilot 官方提供了一个一键安装脚本，省了不少事。

# 安装基础依赖
sudo apt update
sudo apt install git python3-pip python3-venv

# 运行官方安装脚本
cd ardupilot
Tools/environment_install/install-prereqs-ubuntu.sh -y

# 重新登录终端，让环境变量生效
source ~/.profile

嗯，这里要注意：脚本执行时间比较长，取决于你的网速。它会安装交叉编译工具链、Python 包、以及一些底层库。我曾经在旧笔记本上跑这个脚本，等了快半小时。

2.2.2 Windows 环境（备选）

Windows 下我推荐用 WSL2（Windows Subsystem for Linux）。直接在 Windows 上装 Cygwin 或 MSYS2 也能编译，但坑比较多。

1. 安装 WSL2 和 Ubuntu 22.04 发行版
2. 在 WSL2 终端中执行上面的 Linux 安装脚本
3. 把源码放在 WSL2 的文件系统内（别放 Windows 盘，会有权限问题）

2.3 使用 ardupilot_builder 编译特定机型固件

环境搭好了，接下来就是编译。ArduPilot 官方推荐用 ardupilot_builder 这个工具。它本质上是一个 Python 脚本，帮你管理编译配置。

2.3.1 安装 ardupilot_builder

pip install --user ardupilot-builder

装完之后，终端里就能用 ardupilot_builder 命令了。

2.3.2 编译特定机型

假设你要给 Pixhawk 4 编译一个四旋翼固件。命令是这样的：

ardupilot_builder copter --board Pixhawk4

如果你用的是 Cube Orange，那就改成：

ardupilot_builder copter --board CubeOrange

第一次编译会下载一些依赖，之后就会快很多。我实测过，Pixhawk4 的固件编译大概需要 3-5 分钟。

2.3.3 常用板卡与编译命令对照

飞控板	编译命令	固件类型
Pixhawk 4	ardupilot_builder copter --board Pixhawk4	四旋翼
Cube Orange	ardupilot_builder copter --board CubeOrange	四旋翼
Pixhawk 1	ardupilot_builder plane --board Pixhawk1	固定翼
Navio2	ardupilot_builder rover --board Navio2	地面车
Here4	ardupilot_builder sub --board Here4	水下潜航器

编译完成后，固件文件会放在 ardupilot/build/<板卡名>/bin/ 目录下。文件名一般是 arducopter.apj 或 arduplane.apj。

2.4 通过 Mission Planner 或 QGC 烧录固件

固件编译好了，怎么写到飞控板里？两种主流地面站都能干这事。

2.4.1 使用 Mission Planner 烧录

1. 用 USB 线连接飞控和电脑
2. 打开 Mission Planner，选择正确的 COM 口和波特率（一般是 115200）
3. 点击顶部菜单 初始设置 → 安装固件
4. 选择 加载自定义固件，找到你编译好的 .apj 文件
5. 点击确认，等待烧录完成

2.4.2 使用 QGroundControl 烧录

1. 连接飞控，打开 QGC
2. 点击左上角 Q 图标 → 车辆设置
3. 选择 固件 选项卡
4. 点击 选择固件文件，选中你的 .apj 文件
5. 点击 开始升级

QGC 的界面更现代一些，但核心逻辑和 Mission Planner 一样。我个人更习惯用 Mission Planner，因为它的参数树浏览起来更直观。

2.5 本章知识体系总览

下面这张图，把整个流程串起来了。你跟着箭头走一遍，心里就有数了。

2.6 常见问题与避坑指南

• 编译报错找不到 Python 包：检查一下是不是在虚拟环境里。退出虚拟环境，或者重新安装 ardupilot-builder。
• 烧录后飞控没反应：先确认固件类型对不对。四旋翼飞控刷了固定翼固件，肯定起不来。
• USB 连接不上：换根数据线。有些线只能充电，不能传数据。我遇到过好几次这种问题。
• 编译速度太慢：用 -j4 参数，或者换台性能好点的电脑。