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今天來聊一聊minimosd無人機協(xié)議。Osd的全稱是on-screen display，指在屏幕視頻之上疊加數(shù)據(jù)，相信每一個使用apm或者pix做飛行控制器的人都多少與osd打過交道。目前市面所有的飛控osd模塊都是起源于google上的minimosd項目。

該項目版本截止于12年的2.0。其硬件解決方案是采用atmega328芯片作為主控，配置相當于arduino nano，具有32kb的flash，2kb的sram以及1kb的eeprom；同時采用7456作為字符疊加芯片，7456可以存儲256個字符，針對pal或者ntsc信號完成字符疊加。在軟件方面，遵從mavlink協(xié)議，從串口獲取封裝為該協(xié)議的飛行數(shù)據(jù)，顯示在視頻之上，同時具有桌面配置程序，支持用戶配置顯示信息的內(nèi)容與風格。在minimosd2.0版本的基礎之上，全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了若干分支版本，其中比較著名的是托管在github上的minimosd-extra 2.4（https://github.com/diydrones/MinimOSD-Extra/wiki）, 該版本在原版基礎上擴展對mavlink傳遞信息的支持，可以顯示更多的飛行數(shù)據(jù)，并且具備了簡單的飛行統(tǒng)計功能，還改進了osd顯示方案的切換方式。

在此之外，也流傳著一批針對國內(nèi)用戶的中文版osd固件，基本上都是基于minimosd-extra進行了簡單改造。而杭州的playuav則大膽的對osd體系結構進行了改進，徹底改變了osd硬件架構，做出了一些很有新意的osd嘗試（https://github.com/PlayUAV/）。

作為一個源碼解析類的專題，下面我們以google上的項目minimosd-2.0源碼為基礎，來進一步了解minimosd的程序語言。

Minimosd源碼分為三個部分，分別是osd功能固件ArduCam_Osd；配套庫libraries以及osd的桌面配置工具OSD_Config。我們主要研讀的代碼是ArduCam_OSD，是燒錄到osd片子上的主要功能代碼。

ArduCam工程的主要功能文件包括兩個頭文件:OSD_Vars.h,OSD_Config.h以及三個源碼定義文件ArduCAM_osd.ion,OSD_Panels.ino,MAVLink.ino。

OSD_Vars.h中定義的變量儲存了從mavlink協(xié)議獲取的飛行數(shù)據(jù)，這些飛行數(shù)據(jù)被解析后，保存在運行時內(nèi)存sram中。

OSD_Config.h則負責與eeprom打交道，定義了配置信息在eeprom中的保存位置，便于minimosd啟動后，從eeprom讀取用戶配置信息。

ArduCAM_osd.ino是minimosd的程序入口點，是整個程序的骨架。

OSD_Panels.ino是具體的繪制功能，每一幀視頻，都有這些功能，將飛行器信息繪制到視頻之上。

MavLink.ino則是用于對mavlink協(xié)議的解析，將收到的數(shù)據(jù)包按照mavlink協(xié)議解析，解析成功后將數(shù)據(jù)儲存在ODS_Vars.h中定義的變量中。

整個minimosd的程序流程非常簡單，如下圖所示

在minimosd通電啟動后，首先調(diào)用到Setup入口函數(shù)，實現(xiàn)如下流程。

1.初始化mavlink，設置了與飛控連接的串口波特率以及端口號

Serial.begin(TELEMETRY_SPEED);// setup mavlink port

mavlink_comm_0_port = &Serial;

然后向飛控發(fā)送數(shù)據(jù)請求，osd需要如下飛行數(shù)據(jù)

MAV_DATA_STREAM_EXTENDED_STATUS,

MAV_DATA_STREAM_RC_CHANNELS,

MAV_DATA_STREAM_POSITION,

MAV_DATA_STREAM_EXTRA1,

</span>MAV_DATA_STREAM_EXTRA2

2.初始化7456，設置7456通信的spi端口，并且激活7456

pinMode(MAX7456_SELECT, OUTPUT); // OSD CS

digitalWrite(MAX7456_SELECT, HIGH); // unplug OSD

3.讀取eeprom設置，OSD_Config.h中記錄了不同的設置信息在eeprom中的存儲位置，在這里逐次讀取，如：

//****** First set of 8 Panels ******

uint16_t offset = OffsetBITpanel * panel;

setBit(panA_REG, Cen_BIT, readEEPROM(panCenter_en_ADDR + offset));

panCenter_XY[0]=readEEPROM(panCenter_x_ADDR + offset);

panCenter_XY[1]=checkPAL(readEEPROM(panCenter_y_ADDR + offset));

這里要說一下minimosd中的panel結構，minimosd中設計了4組，每組8個，共32個數(shù)據(jù)槽位，每個槽位分別對應于需要顯示的一種飛行數(shù)據(jù)。針對每個槽位，可以開啟或者關閉顯示，亦可以設置該槽位在屏幕上的顯示位置（x,y坐標）。對于上述的32組槽位設置，minimosd支持兩種方案，所以放到一個長度為2的數(shù)組中進行管理 。

下述代碼是每個槽位是否顯示的變量結構，每組8個槽位的1或者0正好對應于一個byte數(shù)據(jù)類型，因為有兩套顯示方案，所以每組都是一個長度為2的byte數(shù)組

// Panel BIT registers

byte panA_REG[npanels] = {0b00000000};

byte panB_REG[npanels] = {0b00000000};

byte panC_REG[npanels] = {0b00000000};

byte panD_REG[npanels] = {0b00000000}

下述代碼是槽位顯示位置的變量結構，x和y坐標分別用byte來存儲。同樣，都可以應對兩套顯示方案。

// First 8 panels and their X,Y coordinate holders

byte panCenter_XY[2][npanels]; // = { 13,7,0 };

byte panPitch_XY[2][npanels]; // = { 11,1 };

byte panRoll_XY[2][npanels]; // = { 23,7 };

byte panBatt_A_XY[2][npanels]; // = { 23,1 };

byte panGPSats_XY[2][npanels]; // = { 2,12 };

byte panGPL_XY[2][npanels]; // = { 2,11 };

byte panGPS_XY[2][npanels]; // = { 2,13 };

byte panBatteryPercent_XY[2][npanels];

// ……..

4.啟動loop循環(huán)，無更多細節(jié)。

通電后，minimosd完成Setup中的所有功能，便進入了一個周而復始的循環(huán)工作過程，不斷的調(diào)用Loop函數(shù)，而每個loop循環(huán)，則執(zhí)行如下函數(shù):

1.獲取mavlink數(shù)據(jù).根據(jù)mavlink的msgid，獲知數(shù)據(jù)類型，后分別調(diào)用mavlink庫中的函數(shù)對數(shù)據(jù)包進行解析，存儲到變量中。

if(mavlink_parse_char(MAVLINK_COMM_0, c, &msg, &status)) {

mavlink_active = 1;

//handle msg

switch(msg.msgid) {

case MAVLINK_MSG_ID_HEARTBEAT:

case MAVLINK_MSG_ID_SYS_STATUS:

osd_vbat_A = (mavlink_msg_sys_status_get_voltage_battery(&msg) / 1000.0f); //Battery voltage, in millivolts (1 = 1 millivolt)

osd_curr_A = mavlink_msg_sys_status_get_current_battery(&msg); //Battery current, in 10*milliamperes (1 = 10 milliampere)

osd_battery_remaining_A = mavlink_msg_sys_status_get_battery_remaining(&msg); //Remaining battery energy: (0%: 0, 100%: 100)

..

case MAVLINK_MSG_ID_GPS_RAW_INT:

2.字符繪制，這是osd的核心功能，針對允許顯示的飛行數(shù)據(jù)，調(diào)用繪制該數(shù)據(jù)的函數(shù)

if(ISd(panel,Warn_BIT)) panWarn(panWarn_XY[0], panWarn_XY[1]); // this must be here so warnings are always checked

//Testing bits from 8 bit register A

if(ISa(panel,Cen_BIT)) panCenter(panCenter_XY[0], panCenter_XY[1]); //4×2

if(ISa(panel,Pit_BIT)) panPitch(panPitch_XY[0], panPitch_XY[1]); //5×1

if(ISa(panel,Rol_BIT)) panRoll(panRoll_XY[0], panRoll_XY[1]);

if(ISa(panel,BatA_BIT)) panBatt_A(panBatt_A_XY[0], panBatt_A_XY[1]); //7×1

//…………………….

//…………………….

我們以繪制電池電量panBatt_A為例，該函數(shù)代碼如下：

void panBatt_A(int first_col, int first_line){

osd.setPanel(first_col, first_line);

osd.openPanel;

osd.printf(“%c%5.2f%c”, 0xE2, (double)osd_vbat_A, 0x8E);

osd.closePanel;

}

其中，osd.setPanel函數(shù)是7456提供的開發(fā)接口，設置當前要繪制字符的位置。

Osd.printf函數(shù)類似于標準c++的printf，是向7456當前的位置輸出字符。在上述代碼中，在eeprom讀出的屏幕位置，繪制了從mavlink協(xié)議獲取的osd_vbat_A變量的值。

這里需要注意到的是，7456字符疊加器內(nèi)部存儲了256種不同的字符圖標，正好對應了char類型的取值范圍，可以通過MAX7456Charwizard.jar編輯相應的圖標，大家使用的中文版osd，也就是這樣制作出來的，僅僅將用到的中文畫成了圖標，而并不是支持所有的中文字庫。

上述是osd的功能性代碼的簡單介紹，希望可以對大家有所幫助。

最后給大家留一個思考題。我們可以看到minimosd的功能非常簡單，僅僅解析了mavlink4到5類數(shù)據(jù)包，存儲其中32種飛行數(shù)據(jù)，但是，大家可以嘗試看看代碼中對于顯示槽位相關的儲存結構，十分的晦澀難懂。那么，請大家思考一下，為什么minimosd代碼功能如此簡單，卻動用了天書一般的數(shù)據(jù)結構來實現(xiàn)？