PX4 uORB

uORB 是 PX4 中的一个发布-订阅（publish-subscribe）消息传递系统，它允许不同模块之间进行异步通信。

主要组件

核心组件：

• uORB.h/cpp - uORB 的主要接口和实现
• uORBManager.hpp/cpp - uORB 系统的管理器
• uORBDeviceMaster.hpp/cpp - 设备主控制器
• uORBDeviceNode.hpp/cpp - 设备节点的实现

发布订阅机制：

• Publication.hpp - 消息发布相关
• PublicationMulti.hpp - 多重发布支持
• Subscription.hpp/cpp - 订阅相关实现
• SubscriptionCallback.hpp - 订阅回调机制
• SubscriptionInterval.hpp - 基于时间间隔的订阅
• SubscriptionBlocking.hpp - 阻塞式订阅
• SubscriptionMultiArray.hpp - 多重订阅数组

工具和辅助类：

• uORBUtils.hpp/cpp - 工具函数
• uORBCommon.hpp - 通用定义
• uORBTopics.h - 主题定义
• uORBMessageFields.hpp/cpp - 消息字段处理
• ORBSet.hpp - ORB 集合实现

测试相关：

• uORB_tests/ - 测试目录
• uORBMessageFieldsTest.cpp - 消息字段测试

classDiagram
class Manager {
-static Manager* _Instance
+initialize() bool
+get_instance() Manager*
+get_device_master() DeviceMaster*
+orb_advertise(metadata, data) orb_advert_t
+orb_subscribe(metadata) int
+orb_publish(metadata, handle, data) int
+orb_unsubscribe(handle) int
}

class DeviceMaster {
    -DeviceNodeStatisticsData _node_stats[]
    -int _node_count
    +createAdvertiser(metadata, instance, queue_size) DeviceNode*
    +getSubscriberCount(metadata, instance) int32_t
    +deviceNodeExists(metadata, instance) bool
    +getInstanceCount(metadata) unsigned int
    +printStatistics(reset) void
}

class DeviceNode {
    -const orb_metadata* _meta
    -uint8_t _instance
    -uint8_t _queue_size
    +publish(data) int
    +subscribe() int
    +unsubscribe() int
    +copy(buffer) int
}

class Publication {
    -orb_advert_t _handle
    -const orb_metadata* _meta
    +publish(data) bool
    +is_advertised() bool
}

class Subscription {
    -int _handle
    -const orb_metadata* _meta
    +subscribe(instance) bool
    +unsubscribe() void
    +copy(data) bool
    +check_updated() bool
}

class orb_metadata {
    +const char* o_name
    +uint16_t o_size
    +uint16_t o_size_no_padding
    +uint32_t message_hash
    +orb_id_size_t o_id
    +uint8_t o_queue
}

Manager "1" --> "1" DeviceMaster : manages
DeviceMaster "1" --> "*" DeviceNode : creates/manages
DeviceNode "1" --> "1" orb_metadata : references
Publication --> orb_metadata : references
Subscription --> orb_metadata : references
Publication --> DeviceNode : publishes to
Subscription --> DeviceNode : subscribes to

这个UML图展示了uORB系统中的主要类及其关系：

1. Manager（管理器）

• 单例模式实现
• 管理整个uORB系统
• 提供主要的发布/订阅接口
• 管理DeviceMaster实例

2. DeviceMaster（设备主控）

• 管理所有DeviceNode实例
• 负责创建新的发布者
• 维护统计信息
• 管理主题实例

3. DeviceNode（设备节点）

• 代表一个具体的主题实例
• 处理数据的发布和订阅
• 管理数据队列
• 与具体的orb_metadata关联

4. Publication（发布类）

• 提供发布者接口
• 管理发布句柄
• 简化发布操作

5. Subscription（订阅类）

• 提供订阅者接口
• 管理订阅句柄
• 简化订阅操作

6. orb_metadata（元数据）

• 定义主题的基本信息
• 包含主题名称、大小等属性
• 用于主题的标识和验证

主要关系：
Manager是整个系统的入口点，管理DeviceMaster
DeviceMaster创建和管理多个DeviceNode
DeviceNode与具体的主题元数据(orb_metadata)关联
Publication和Subscription通过DeviceNode进行数据交互
所有组件都依赖orb_metadata进行主题识别和验证

这种设计实现了一个高效的发布-订阅系统，支持：
多发布者-多订阅者模式
主题实例化
数据队列管理
统计信息收集
线程安全的数据交换

topic 自动生成机制