ROS2+PX4 真机部署：UXRCE-DDS 中间件的部署（以 Pixhawk 6C 为例）

注意#

本节操作较为复杂，如有不理解的地方可以跳转到文末的配套讲解视频进行辅助学习。

简介#

在前面的仿真系列和 MAVROS2 真机文章中，我们分别介绍了仿真环境搭建和基于 MAVROS2 的 真机Offboard 控制。PX4 从 v1.14 版本开始，官方推荐使用 uXRCE-DDS 中间件替代 MAVROS，作为 ROS2 与 PX4 之间的通信桥梁。

本文以 Pixhawk 6C（官方飞控板）和 Nvidia Jetson Orin NX（机载电脑）为例，完整演示如何在真机上部署 uXRCE-DDS 中间件。内容包括：

• uXRCE-DDS 架构原理（Client/Agent 模型、DDS 全局数据空间）
• PX4 固件烧录（命令行 make upload + 地面站两种方式）
• 飞控端串口参数配置与 uXRCE-DDS Client 启用
• 机载电脑 WiFi 热点自动启动配置
• Agent 启动与连通性测试
• 常见问题排查

前提条件：本文假设读者已按照 ROS2+PX4 仿真环境开发教程 完成仿真环境搭建，并按 ROS2 真机实践：为机载电脑刷机 完成机载电脑的 Ubuntu 22.04 刷机。如果你是第一次接触 PX4 真机，建议先阅读 使用机载电脑控制 PX4 无人机（MAVROS2） 了解真机操作的基本流程。

uXRCE-DDS 架构原理#

为什么用 DDS 替代 MAVROS？#

在 ROS1 时代和 ROS2 早期，MAVROS 是连接 ROS 与 PX4 飞控的标准方案。但 MAVROS 本质上是一个协议桥接器——它将飞控端的 MAVLink 协议”翻译”成 ROS 话题，这意味着：

• 你需要发布/订阅 mavros 命名空间下的专用话题（如 /mavros/setpoint_position/local）
• 系统中需要一个中心化的 MAVROS 节点来维护所有通信映射（在ROS1时代的ROS_Master)
• 在多机场景中扩展性受限

uXRCE-DDS 采用完全不同的思路。它基于 DDS（Data Distribution Service）——一种去中心化的实时数据分发协议，让 PX4 内部的 uORB 话题直接映射为 ROS2 话题。这带来的好处：

1. 原生 ROS2 话题：飞控的传感器数据直接以 ROS2 标准话题发布，无需 MAVROS 转译层。之前在仿真中写的 Offboard 控制代码可以直接搬到真机上用，话题名都不需要改。
2. 分布式架构：所有 ROS2 节点在同一个 DDS 数据空间中自动发现彼此，不存在单点瓶颈（没有 ROS1 时代的 Master 节点）。
3. 低延迟：DDS 使用 UDP 多播和共享内存进行数据传输，延迟远低于 MAVLink 串行化开销。

Client/Agent 通信模型#

uXRCE-DDS 采用 Client-Agent 架构：

飞控端（Client）：运行在 PX4 内部，负责将 uORB 话题的消息序列化为 DDS 格式。它只做一件事——把飞控内部的 uORB 消息桥接到 Agent。Client 本身不参与 DDS 发现、不维护拓扑。

机载电脑端（Agent）：运行 Micro-XRCE-DDS-Agent（之前我们仿真中用 MicroXRCEAgent udp4 -p 8888 启动的那个），负责：

• 接收来自 Client 的串行化 uORB 消息
• 将它们发布到 ROS2 的 DDS 全局数据空间
• 从 DDS 空间接收 ROS2 控制指令并转发给 Client

DDS 全局数据空间（Global Data Space）：只要 ROS2 节点运行在同一个 ROS_DOMAIN_ID 下，它们就能自动发现彼此的话题、服务和 action。你不需要手动配置任何连接关系——发布者和订阅者自动匹配。

ROS_DOMAIN_ID 的作用#

DDS 将同一个局域网内使用相同 ROS_DOMAIN_ID 的所有节点视为”在同一数据空间内”。可以用以下命令查看当前 domain ID：

echo $ROS_DOMAIN_ID

如果输出为空，默认值为 0。在多机编队场景中，你可以为每组无人机-机载电脑分配不同的 domain ID 来隔离通信。只要 domain ID 一致且在同一局域网下，ROS2 节点之间就能互相发现——这正是分布式架构的核心优势。

硬件准备#

需要的硬件设备：

• Pixhawk 6C（或其他 PX4 原生飞控板，固件版本 ≥ v1.14）
• Nvidia Jetson Orin NX（或其他机载电脑，已刷 Ubuntu 22.04）
• USB-TypeC 线（连接飞控到本地电脑，用于烧录和参数配置）
• 杜邦线 ×3（连接飞控 TELEM2 到机载电脑 UART）
• 机载电脑供电线（12V）
• 飞控供电电池
• 数传模块（用于地面站，可选但强烈建议保留）

飞控固件版本要求：uXRCE-DDS 中间件在 PX4 v1.14 及以上版本的源码中才包含。目前最新稳定版已到 v1.16（26年7月已出现v1.17），建议使用最新版本。

PX4 固件烧录#

确保飞控固件版本 ≥ v1.14。如果已有的固件版本满足要求可以跳过本节，否则选择以下两种方式之一重新烧录。

方式一：命令行编译上传（推荐）#

克隆 PX4 源码并编译上传。这种方式适合已经搭建好 PX4 开发环境的读者。

cd ~/PX4-Autopilot

在烧录之前，先确认飞控板对应的编译目标（board target）。Pixhawk 6C 的目标为 px4_fmu-v6c：

# 查看所有可用的编译目标
make list_config_targets | grep -i "v6c"

确认飞控通过 USB-TypeC 连接到电脑后，查看串口：

ls -l /dev/ttyACM*
# 应输出类似 /dev/ttyACM0

使用 make upload 一键编译并烧录：

make px4_fmu-v6c upload

# 查看串口参数，确认波特率为 115200
stty -F /dev/ttyACM0 115200 raw -echo
cat /dev/ttyACM0
# 按回车后出现 nsh> 提示符表示飞控正常运行

常见问题：如果 make upload 报权限错误，执行 sudo usermod -a -G dialout $USER 后重新登录。

方式二：QGroundControl 地面站烧录#

如果不想通过命令行编译，也可以用 QGC 直接烧录预编译固件。

1. 打开 QGroundControl，通过 USB 连接飞控
2. 进入 “Vehicle Setup” → “Firmware” 页面
3. 拔掉 USB 再重新插入，QGC 会自动识别飞控型号
4. 确认显示的版本号 ≥ v1.14，点击 “OK” 开始烧录
5. 等待进度条完成

注意：地面站烧录会重置所有参数，如果之前配置过参数请先导出备份。

飞控端串口参数配置#

这一节是部署中最容易出错的环节——我们需要准确理解飞控内部串口的命名映射关系。

串口映射关系#

Pixhawk 6C 有三个 TELEM 端口，每个端口在飞控 NSH 内部对应不同的 TTY 设备：

本文使用 TELEM2 连接机载电脑。TELEM2 的六针引脚排列为：VCC(5V)、TX、RX、PWM、GPIO、GND。我们只需要接三根线：

不要连接 VCC！飞控和机载电脑各自独立供电。

不同机载电脑的 UART 引脚和 TTY 设备名不同。以 Jetson Orin NX 为例：

本文使用 UART2（/dev/ttyTHS1），以保留 UART1 作为调试口。读者请根据自己的机载电脑型号查阅对应引脚图。

飞控通过 USB 连到本地电脑后，使用 mavlink_shell 工具进入飞控的 NSH 终端：

cd ~/PX4-Autopilot
./Tools/mavlink_shell.py /dev/ttyACM0:9600

注意：进入 NSH 的波特率是 9600（不是 115200 也不是 921600）。如果之前 QGC 占用了串口，需要先关闭地面站。

进入后出现 nsh> 提示符。先用 mavlink status 查看当前 MAVLink 实例分配情况：

nsh> mavlink status
instance #0:
    TX queue: ...
    ...
    UART: /dev/ttyS5, 57600 baud    ← TELEM1 (数传)
instance #1:
    ...
    UART: /dev/ttyS3, 921600 baud   ← TELEM2 (机载电脑)
instance #2:
    ...
    UART: /dev/ttyACM0, 9600 baud   ← USB (当前连接)

可以看到飞控已自动为 TELEM2 分配了 MAVLink 实例 #1，波特率 921600。但我们需要让 TELEM2 走 uXRCE-DDS 而不是 MAVLink，否则两者会冲突。

查看当前 MAVLink 参数配置：

nsh> param show MAV_1_CONFIG
MAV_1_CONFIG = 102    ← 102 对应 TELEM2

nsh> param show MAV_1_MODE
MAV_1_MODE = 0        ← 0 = Normal (MAVLink)

参数 102 是 TELEM2 的硬件端口编号。我们需要：

1. 将 MAV_1_CONFIG 设为 0（禁用该 MAVLink 实例）
2. 停止当前已在 TELEM2 (ttyS3) 上运行的 MAVLink 实例

# 1. 禁用 TELEM2 上的 MAVLink
param set MAV_1_CONFIG 0

# 2. 停止正在运行的 ttyS3 上的 MAVLink 实例
mavlink stop -d /dev/ttyS3

再次检查 mavlink status，应只剩两个实例（TELEM1 + USB），TELEM2 的 MAVLink 已停下。

启用 uXRCE-DDS Client#

现在在 TELEM2 上启动 uXRCE-DDS Client：

nsh> uxrce_dds_client start -d /dev/ttyS3 -b 921600

参数说明：

• -d /dev/ttyS3：指定 TELEM2 对应的串口设备
• -b 921600：波特率，需与 MAV_1_RATE 保持一致

可选的命名空间参数：加 -n <namespace> 可在所有发布的话题前添加命名空间前缀（如 /px4_1/fmu/...），这在多机场景中区分不同飞控实例时非常有用。单机可以不指定。

设置 DDS 配置参数，确保 DDS Client 绑定正确的端口：

nsh> param set UXRCE_DDS_CFG 102

为什么设为 102？ 这个参数指定 uXRCE-DDS Client 应该绑定到哪个硬件端口。102 = TELEM2（与 MAV_1_CONFIG=102 对应同一个端口）。默认值为 0（未配置），需要显式设置。

验证 Client 已启动：

nsh> uxrce_dds_client status
# 输出应显示 running 状态，但此时尚未连接到 Agent（"not connected" 是正常的）

# 飞控 NSH 中执行的完整命令序列
param set MAV_1_CONFIG 0                                             # 禁用 MAVLink on TELEM2
mavlink stop -d /dev/ttyS3                                           # 停止现有 MAVLink 实例
uxrce_dds_client start -d /dev/ttyS3 -b 921600                       # 启动 uXRCE-DDS Client
param set UXRCE_DDS_CFG 102                                          # 绑定 DDS 到 TELEM2
uxrce_dds_client status                                              # 验证状态

硬件接线#

将飞控 TELEM2 的 TX、RX、GND 三根杜邦线连接到机载电脑 UART2 对应引脚：

如果你使用 USB-TTL 转接线（方式类似 MAVROS 文章中的方法一），则机载电脑端走 /dev/ttyUSB0。下面以 UART 直连（/dev/ttyTHS1）为例。

机载电脑 WiFi 热点配置#

在实际飞行中，我们无法给机载电脑接显示器和键鼠，必须通过远程 SSH 操作。这就要求机载电脑和本地电脑在同一个局域网内。最可靠的方式是让机载电脑自己创建一个 WiFi 热点，本地电脑连接这个热点后通过固定 IP SSH 过去。

创建热点#

在机载电脑（Jetson Orin NX）上打开终端：

nm-connection-editor

在弹出的图形界面中：

1. 点击 ”+” → 选择 “Wi-Fi” → 点击 “Create”
2. Connection name：任取，如 北航中法工程师学院是XX
3. SSID：与 Connection name 相同即可
4. Mode：选择 Hotspot（热点模式）
5. Wi-Fi Security：选择 “WPA & WPA2 Personal”，设置一个 8 位以上密码
6. 切换到 IPv4 Settings 选项卡，Method 选择 “Manual”：
   • Address: 192.168.10.1
   • Netmask: 24
   • Gateway: 192.168.10.1
7. IPv6 Settings：Method 选择 “Ignore”
8. 点击 “Save”

设置开机自动启动热点#

首先删除之前保存的 WiFi 连接记录（防止上电后自动连到其他 WiFi）：

# 列出所有已保存的连接
nmcli connection show

# 删除不需要的连接（保留刚创建的热点）
sudo nmcli connection delete "<旧 WiFi 名称>"

将热点设为自动连接：

nmcli connection modify "北航中法工程师学院是XX" connection.autoconnect yes
nmcli connection modify "北航中法工程师学院是XX" connection.autoconnect-priority 10

激活热点：

nmcli connection up "北航中法工程师学院是XX"

此时在本地电脑上搜索 WiFi，应能看到 北航中法工程师学院是XX 信号。连接后验证：

ping 192.168.10.1

之后每次飞控上电 → 机载电脑供电 → 自动启动热点 → 本地电脑连接 → SSH：

ssh jetson@192.168.10.1

启动 Agent 与连通测试#

连接前检查#

在 SSH 进入机载电脑后，先不要给飞控上电。执行以下准备步骤：

# 1. 将用户加入 dialout 组（防止串口权限问题）
sudo usermod -a -G dialout $USER
# 重新登录使生效

# 2. 查看可用的串口设备
ls -l /dev/ttyTHS*
# 应输出 /dev/ttyTHS1（UART2）

确认机载电脑上已安装 Micro-XRCE-DDS-Agent（仿真环境中应该已装好，若未安装参考 ROS2+PX4 仿真环境开发教程 中 MicroXRCE-DDS Agent 安装部分）。

验证硬件连通性#

先测试飞控 → 机载电脑的串口通信是否正常。给飞控上电后，用 cat 检测是否有数据流：

stty -F /dev/ttyTHS1 921600 raw -echo
cat /dev/ttyTHS1

如果出现乱码（MAVLink 或 uXRCE-DDS 二进制数据），说明物理连接和串口配置正确：

如果没有任何输出，请检查：

• 飞控 TELEM2 TX ↔ 机载电脑 UART RX 是否正确交叉连接
• 波特率是否匹配（飞控端和机载电脑端都应为 921600）
• 飞控端 uxrce_dds_client start 是否已执行
• 是否被其他进程（如地面站）占用了串口

启动 Micro-XRCE-DDS-Agent#

# 激活 ROS2 环境
source /opt/ros/humble/setup.bash

# 启动 Agent，通过串口连接飞控
MicroXRCEAgent serial --dev /dev/ttyTHS1 -b 921600

成功连接时，终端会输出类似以下信息：

[info] Serial agent starting...
[info] Connect to serial device: /dev/ttyTHS1, baudrate: 921600
[info] Connection established
[info] Client connected: 0x00000001
[info] Topic created: /fmu/out/vehicle_odometry
[info] Topic created: /fmu/out/imu
[info] Topic created: /fmu/out/...
...

至此，uXRCE-DDS 中间件部署完成。 Agent 会自动将飞控的 uORB 话题发布为 ROS2 话题。在另一个终端中验证：

source /opt/ros/humble/setup.bash
ros2 topic list | grep fmu

应看到大量 /fmu/out/... 开头的飞控数据话题。现在你的 ROS2 Offboard 控制代码可以直接在机载电脑上运行，话题名和仿真环境完全一致！

完整启动流程#

每次真机飞行前，按以下顺序操作：

1. 本地电脑连接机载电脑热点 北航中法工程师学院是XX
2. 确认本地电脑能 ping 通 192.168.10.1
3. 给飞控上电（通过电池），等待飞控启动完成
4. 确认地面站（QGC）通过数传连接到飞控
5. SSH 进入机载电脑：ssh jetson@192.168.10.1
6. 在 SSH 终端中启动 Agent：

source /opt/ros/humble/setup.bash
MicroXRCEAgent serial --dev /dev/ttyTHS1 -b 921600

7. 开另一个 SSH 终端，运行 ROS2 控制节点：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source ~/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 run offboard_control simple_offboard   # 以之前的 Offboard 节点为例

重要提示：根据经验，Agent 第一次连接成功后尽量保持飞控通电不断开。如果在飞行中反复断开重连串口，有时会导致后续连接失败。建议准备好后一次连通，中间不要改动。

参数速查表#

uXRCE-DDS vs MAVROS 对比#

建议：新项目优先选择 uXRCE-DDS。如果飞控固件版本 < v1.14 无法升级，或有大量遗留 MAVROS 代码需要兼容，可以继续使用 MAVROS。参考 使用机载电脑控制 PX4 无人机（MAVROS2）。

常见问题排查#

总结#

本文完整演示了 Pixhawk 6C + Jetson Orin NX 上部署 uXRCE-DDS 中间件的全流程——从固件烧录、飞控 NSH 终端操作、MAVLink 卸任与 DDS Client 启用、硬件接线，到机载电脑热点配置和 Agent 启动。uXRCE-DDS 作为 PX4 官方推荐的 ROS2 通信方案，在代码复用性（仿真代码直接上真机）、扩展性（DDS 自动发现）和延迟方面都有显著优势。

当然，MAVROS 作为久经考验的老方案，在稳定性和社区文档积累上仍有其价值。读者可以根据自己的飞控固件版本和项目需求灵活选择。如果你同时使用两种方案进行对比测试，欢迎在评论区分享经验。

最后，感谢大家的耐心阅读，如有错漏请批评指正！

完整讲解视频#

如果下方视频加载较慢，可前往知乎观看：https://www.zhihu.com/zvideo/1981084557504701099 ↗

参考资料#

• PX4 官方文档 — uXRCE-DDS (PX4-ROS2/DDS Bridge) ↗
• PX4 官方文档 — ROS 2 User Guide ↗
• eProsima Micro-XRCE-DDS 官方文档 ↗
• ROS2+PX4 仿真环境开发教程 — MicroXRCE-DDS Agent 安装
• 使用机载电脑控制 PX4 无人机（MAVROS2）
• ROS2 真机实践：为机载电脑刷机