阅读Betaflight源码笔记

main就做初始化和 scheduler() 分配任务。

前情提要：

1
 common_pre.h、target.h 、common_post.h 三者的关系:
2
 feature配置都在里面了喵
3
┌──────────────────┐
4
│ common_pre.h     │  全局默认配置（第一层）
5
│ 所有板子都用     │
6
└────────┬─────────┘
7
         ↓ (被覆盖)
8
┌──────────────────┐
9
│ target.h         │  单个飞控板特定配置（第二层）
10
│ (STM32F722等)    │
11
└────────┬─────────┘
12
         ↓ (被覆盖)
13
┌──────────────────┐
14
│ common_post.h    │  最后的调整和默认补充（第三层）
15
│ 基于前两个文件   │
16
└──────────────────┘

初始化部分：

文件位置： src/main/fc/init.c

1
// init.c 第265行
2
systemInit();
3
// 文件位置：src/main/drivers/stm32/system_stm32f7xx.c (125行)
4
// ├─ 配置 MPU (内存保护)
5
// ├─ 配置 NVIC (中断控制)
6
// ├─ 初始化周期计数器
7
// └─ 启动 SysTick (系统节拍)
8

9
// init.c 第269行
10
tasksInitData();
11
// 文件位置：src/main/fc/tasks.c (465-470行)
12
// 链接任务实例与任务属性
13
for (int i = 0; i < TASK_COUNT; i++) {
14
    tasks[i].attribute = &task_attributes[i];
15
    // 现在每个 tasks[i] 都知道自己要做什么
16
}
17

18
// init.c 第272-530行
19
IOInitGlobal();              // 只是构建一个IO使用表，方便集中查找使用的IO和直接调用IO

1
// init.c 第386行
2
initEEPROM();
3
//这里的EEPROM是抽象的，可以指的SD，外挂flash，file，片上flash。
4

5
//因为我是使用片上的flash，于是无需从外置芯片搬到ram的过程。
6

7
//main/target/common_post.c 第574行
8
#ifndef CONFIG_IN_FLASH
9
#define CONFIG_IN_FLASH
10
#endif
11
extern uint8_t __config_start;   // configured via linker script when building binaries.
12
extern uint8_t __config_end;     //由链接器填充
13
#endif
14

15
/*
16
参考stm32_flash_f722.ld
17
__config_start = ORIGIN(FLASH_CONFIG);
18
__config_end = ORIGIN(FLASH_CONFIG) + LENGTH(FLASH_CONFIG);
19
*/
20

21
readEEPROM();
22
//1.关闭遥感
23
//->2.loadEEPROM();//加载config，地址是__config_start;__config_end;
24
//->3.runtimeFeatureMask创建一个特征32位值，快速查看设备的启用，具体看 features_e 这个枚举类型
25
//->4.验证各项参数是否正确（重要）并激活GPS/pid那些配置    ==todo==后续也会提到
26
//->5.打开遥感
27

28
EXTIInit();//清空中断位/优先级，后续自己开启对应的外设中端
29
uartPinConfigure();//串口管脚映射
30
serialInit();//找到能用的串口  pwm/ppm遥控器特殊 ==todo==
31
/*可选：
32
buttonsInit();按键
33
初始Spektrum遥控器
34
MCO输出时钟
35
串口反向器 defined(USE_INVERTER) && !defined(SIMULATOR_BUILD)
36
*/

PG系统部分：

文件位置： src/main/pg/pg.h

先简单介绍一下 PG 的流程：

1
// ① 先声明PG配置文件的接口
2
PG_DECLARE(mixerConfig_t, mixerConfig);
3
// ② 在某处调用这个宏
4
PG_REGISTER_WITH_RESET_FN(mixerConfig_t, mixerConfig, PG_MIXER_CONFIG, 1);
5
// ③ 完善重置函数
6
void pgResetFn_mixerConfig(mixerConfig_t *mixerConfig)
7

8
//PG_REGISTER_WITH_RESET_FN宏会把PG_DECLARE和pgResetFn_mixerConfig关联起来，详细请看下方的流程

1
mixerConfig()->PG_DECLARE(mixerConfig_t, mixerConfig);
2

3
// src/main/flight/mixer.h (头文件)
4
PG_DECLARE(mixerConfig_t, mixerConfig);
5
      ↑
6
    这个宏在头文件中声明了接口

1
//将上方宏展开结果：
2
extern mixerConfig_t mixerConfig_System;      // 声明
3
extern mixerConfig_t mixerConfig_Copy;        // 声明
4

5
// ← 关键：生成访问函数
6
static inline const mixerConfig_t* mixerConfig(void)
7
{
8
    return &mixerConfig_System;  // 指向实际的参数变量
9
}
10

11
static inline mixerConfig_t* mixerConfigMutable(void)
12
{
13
    return &mixerConfig_System;
14
}

1
// src/main/flight/mixer_init.c (源文件)
2

3
PG_REGISTER_WITH_RESET_FN(mixerConfig_t, mixerConfig, PG_MIXER_CONFIG, 1);
4

5
void pgResetFn_mixerConfig(mixerConfig_t *mixerConfig)
6
{
7
    mixerConfig->mixerMode = DEFAULT_MIXER;  // ← MIXER_QUADX
8
    // ... 其他初始化
9
}

1
//PG_REGISTER_WITH_RESET_FN宏展开：
2
// ① 定义实际的变量
3
mixerConfig_t mixerConfig_System;    // ← 存储当前配置
4
mixerConfig_t mixerConfig_Copy;      // ← 存储备份
5
uint32_t mixerConfig_fnv_hash;       // ← 校验和
6

7
// ② 创建注册表
8
const pgRegistry_t mixerConfig_Registry = {
9
    .pgn = PG_MIXER_CONFIG | (1 << 12),
10
    .length = 1,
11
    .size = sizeof(mixerConfig_t),
12
    .address = (uint8_t*)&mixerConfig_System,     // ← 关键指针！
13
    .copy = (uint8_t*)&mixerConfig_Copy,
14
    .ptr = 0,
15
    .reset = {.fn = (pgResetFunc*)&pgResetFn_mixerConfig},  // ← 关键函数！
16
    .fnv_hash = &mixerConfig_fnv_hash,
17
};
18

19
// ③ 重置函数
20
void pgResetFn_mixerConfig(mixerConfig_t *mixerConfig)
21
{
22
    // mixerConfig 指向 mixerConfig_System
23
    mixerConfig->mixerMode = DEFAULT_MIXER;
24
}

还记得 systemInit() 吗，比较重要的就是readEEPROM()，其中的load数据操作如下，比如==第一次烧录==代码的时候，会遍历一遍，因为这个宏PG_REGISTER_ATTRIBUTES遍历的起始地址由编译器填充，

调用pgReset(reg);对每个PG参数挨着进行初始化，使用pgRegistry_t这个注册表里面的数据。

1
bool loadEEPROM(void)
2
{
3
    bool success = true;
4

5
    PG_FOREACH(reg) {
6
        const configRecord_t *rec = findEEPROM(reg, CR_CLASSICATION_SYSTEM);
7
        if (rec) {
8
            // config from EEPROM is available, use it to initialize PG. pgLoad will handle version mismatch
9
            if (!pgLoad(reg, rec->pg, rec->size - offsetof(configRecord_t, pg), rec->version)) {
10
                success = false;
11
            }
12
        } else {
13
            pgReset(reg);
14

15
            success = false;
16
        }
17
        *reg->fnv_hash = fnv_update(FNV_OFFSET_BASIS, reg->address, pgSize(reg));
18
    }
19

20
    return success;
21
}

好了，回到main函数的初始化的流程来。我们就知道了：mixerInit(mixerConfig()->mixerMode);中的参数原来是经过① 先声明PG配置文件的接口 ② 在某处调用这个宏 ③ 重置函数这3个步骤，完成了 mixerConfig->mixerMode = DEFAULT_MIXER;当然模式默认为4轴。

1
PG_REGISTER_WITH_RESET_FN(mixerConfig_t, mixerConfig, PG_MIXER_CONFIG, 1);
2

3
void pgResetFn_mixerConfig(mixerConfig_t *mixerConfig)
4
{
5
    mixerConfig->mixerMode = DEFAULT_MIXER;
6
    mixerConfig->yaw_motors_reversed = false;
7
    mixerConfig->crashflip_motor_percent = 0;
8
    mixerConfig->crashflip_expo = 35;
9
    mixerConfig->mixer_type = MIXER_LEGACY;
10
#ifdef USE_RPM_LIMIT
11
    mixerConfig->rpm_limit = false;
12
    mixerConfig->rpm_limit_p = 25;
13
    mixerConfig->rpm_limit_i = 10;
14
    mixerConfig->rpm_limit_d = 8;
15
    mixerConfig->rpm_limit_value = 18000;
16
#endif
17
}

除了使用函数赋值，还可以使用模板来赋值

特性	FUNCTION方式	TEMPLATE方式
宏名	PG_REGISTER_WITH_RESET_FN	PG_REGISTER_WITH_RESET_TEMPLATE
reset字段	.reset = {.fn = 函数指针}	.reset = {.ptr = 数据指针}
初始值定义	void pgResetFn_xxx(type *)	PG_RESET_TEMPLATE(…)

例如：

1
currentPidProfile = pidProfilesMutable(systemConfig()->pidProfileIndex);
2

3
// ① 先声明PG配置文件的接口
4
PG_DECLARE(systemConfig_t, systemConfig);
5

6
// ② 在调用这个宏 PG_RESET_TEMPLATE
7
PG_RESET_TEMPLATE(systemConfig_t, systemConfig,
8
  ...
9
);
10
//就不用自己写一个reset函数了

继续回来，mixerInit也就把mixer矩阵放到了ram中，等待后续使用，USE_LAUNCH_CONTROL如果使用了启动控制，mixer矩阵会在启动时发生一定变化，比如禁用某几个电机。

==todo==去了解一下mixer的物理原理

1
选择驱动程序的流程图：
2

3
                        motorDevInit()
4
                             ↓
5
                    isMotorProtocolEnabled()?
6
                    ↙ YES                ↘ NO
7
                   ↓                      ↓
8
        isMotorProtocolDshot()?      motorNullDevice
9
        ↙ NO              ↘ YES       (什么都不做)
10
       ↓                  ↓
11
  motorPwmDevInit()   isDshotBitbangActive()?
12
  (普通PWM协议)        ↙ YES          ↘ NO
13
  ├─ Standard         ↓               ↓
14
  ├─ OneShot          dshotBitbang  dshotPwmDevInit
15
  ├─ MultiShot        DevInit       (硬件定时器)
16
  └─ Brushed          (软件模拟)
17

18
结果：
19
motorDevice 指向选中的驱动程序的虚函数表 (vTable)
20

21
之后systemState |= SYSTEM_STATE_MOTORS_READY;状态更新

后续为初始化beeper，再次运用PG系统，再梳理一遍，后续再遇到PG就跳过了！

1
beeperInit(beeperDevConfig());
2
               ↓
3
           PG_DECLARE(beeperDevConfig_t, beeperDevConfig);
4
        ↓
5
      PG_REGISTER_WITH_RESET_TEMPLATE(beeperDevConfig_t, beeperDevConfig, PG_BEEPER_DEV_CONFIG, 0);
6
        ↓即可通过 config->（xxx）取数据了

接下来初始化总线：根据USE_SPI，USE_QUADSPI，USE_OCTOSPI来初始化spi，这属于板子的feature。

==TODO== MSC 的初始化

1
启动飞控板
2
  ↓
3
检测USB/按钮（进入MSC模式？）
4
  ↓
5
┌─── 是 ──→ 初始化Flash → 启用DMA → 启动USB → 等待用户按按钮
6
│           ↓
7
│       虚拟文件系统就绪
8
│       电脑可以访问日志
9
│
10
└─── 否 ──→ 清除RTC时间戳 → 继续正常启动
11
           返回飞行模式

1
initBoardAlignment(boardAlignment());  //把eeprom里面的板子倾斜数据进行坐标系的转换
2
                                       //可以在地面站设置，默认3轴都为0
3
/*流程如下：
4
【飞控启动】
5
    ↓
6
【1】读取PG_RESET_TEMPLATE的默认值
7
    boardAlignment.rollDegrees = DEFAULT_ALIGN_BOARD_ROLL (=0)
8
    boardAlignment.pitchDegrees = DEFAULT_ALIGN_BOARD_PITCH (=0)
9
    boardAlignment.yawDegrees = DEFAULT_ALIGN_BOARD_YAW (=0)
10
    ↓
11
【2】从EEPROM加载用户保存的值（覆盖默认值）
12
    IF (EEPROM中有用户配置):
13
        boardAlignment.rollDegrees = 10   ← 用户在地面站设置的
14
        boardAlignment.pitchDegrees = 5   ← 用户在地面站设置的
15
        boardAlignment.yawDegrees = 0     ← 用户在地面站设置的
16
    ↓
17
【3】使用最终的配置值
18
    initBoardAlignment(boardAlignment);  ← 使用从EEPROM加载的值
19

20
喵喵喵*/
21

22
sensorsAutodetect() //初始化物理传感器：陀螺仪，加速器，罗盘，磁力计，测距器，内部adc
23

24
systemState |= SYSTEM_STATE_SENSORS_READY;//记录状态

==TODO==这2个函数包括了一些pid时间的设置和滤波器的一些设置，检测电调协议，加载pid配置，初始化dshot，滤波器，pid，mixer

1
    // Set the targetLooptime based on the detected gyro sampleRateHz and pid_process_denom
2
    gyroSetTargetLooptime(pidConfig()->pid_process_denom);
3

4
    // Validate and correct the gyro config or PID loop time if needed
5
    validateAndFixGyroConfig();
6

7
    // Now reset the targetLooptime as it's possible for the validation to change the pid_process_denom
8
    gyroSetTargetLooptime(pidConfig()->pid_process_denom);
9

10
//----------------------------------------------
11

12
#if defined(USE_DSHOT_TELEMETRY) || defined(USE_ESC_SENSOR)
13
    // Initialize the motor frequency filter now that we have a target looptime
14
    initDshotTelemetry(gyro.targetLooptime);
15
#endif
16

17
    // Finally initialize the gyro filtering
18
    gyroInitFilters();
19

20
    pidInit(currentPidProfile);
21

22
    mixerInitProfile();

==TODO==后续为：

1
imuInit();//初始化算法层面的传感器，形成特殊矩阵，后续讲解
2

3
failsafeInit();//初始化故障状态 todo：什么时候会改变故障状态
4

5
rxInit();//初始化接收机（根据feature），初始化遥感，关闭开关

接着为一系列初始化，大差不差，列一个大纲出来，只讨论一些重要的点：

==TODO== 遥控接收 VTX图传 MSP通信传感器校准

1
✅ 电池管理 (batteryInit)
2
✅ 遥控接收 (rxInit)
3
✅ VTX图传 (vtxControlInit / vtxCommonInit)
4
✅ OSD屏幕 (osdInit / max7456DisplayPortInit)
5
✅ MSP通信 (mspInit)
6
✅ 黑匣子 (blackboxInit)
7
✅ 电机PWM (motorPostInit / motorEnable)
8
✅ 传感器校准 (gyroStartCalibration)
9
✅ SPI DMA (spiInitBusDMA)
10
✅ 任务调度 (tasksInit)
11

12
⚠️ LED灯条 (ledStripInit) - 装饰效果
13
⚠️ ESC传感器 (escSensorInit) - 温度监测
14
⚠️ SmartAudio (vtxSmartAudioInit) - VTX遥控调节
15
⚠️ 遥测 (telemetryInit) - 实时数据
16

17
❌ GPS (gpsInit)
18
❌ SD卡 (sdCardAndFSInit) - 一般FC没有SD卡槽
19
❌ 仪表盘 (dashboardInit) - 需要额外OLED屏幕

下期的重点为tasksInit，也就是main函数的scheduler()部分。

Thanks for reading!

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周日 10月 26 2025

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笔记 Betaflight 飞控源码分析