| # Tello 的飞控到底是怎么被控制的 |
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| 写这份东西的起因:4–5 秒 SSVEP 判决锁定之后,无人机要 1–2 秒才动,而且**连 `takeoff` 也延迟、延迟还很稳定**。 |
| 要判断这 1–2 秒能不能消掉,必须先搞清楚指令进了无人机之后走的是什么路径。 |
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| SDK 与参考实现下载在 `third_party/`(已 gitignore,DJI 的 PDF 不可再分发): |
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| third_party/tello_sdk_docs/ Tello_SDK_1.0 / 1.3 / 2.0 / 3.0 PDF + 官方 Tello3.py |
| third_party/DJITelloPy/ 文本 SDK 的 Python 封装 (MIT) |
| third_party/TelloPy/ 逆向出来的原生二进制协议 (hanyazou, 2018) |
| ``` |
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| **第一个发现:DJI 根本没有提供"SDK 库"。** 官方 `Tello3.py` 只有 70 行 —— 一个 UDP socket、一个接收线程、一个 `input()` 循环。 |
| 就这样。所谓 Tello SDK 就是**一份文本协议规范**,没有任何飞控抽象层。 |
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| ## 三层结构 |
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| ┌─ Layer 2 文本 SDK shim(跑在固件里) |
| │ command / takeoff / land / forward 30 / cw 90 / rc a b c d / stop |
| │ ↑ UDP 8889 文本,这是我们唯一能碰到的接口 |
| ├─ Layer 1 原生二进制协议(DJI 官方 App 说的话) |
| │ STICK_CMD 0x0050 + TAKEOFF 0x0054 / LAND 0x0055 / FLIP 0x005c |
| │ THROW_AND_GO 0x005d / PALM_LAND 0x005e / BOUNCE 0x1053 |
| │ ATT_LIMIT 0x1058 / SET_ALT_LIMIT 0x0058 |
| └─ Layer 0 飞控(闭源) |
| 姿态环 → 速度环 → 位置环 → 4 个电机 |
| 传感器:IMU + 气压计 + 下视光流 VPS + ToF |
| ``` |
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| ## Layer 1:飞控的输入其实只是"四个摇杆" |
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| `third_party/TelloPy/tellopy/_internal/tello.py:495` —— 原生协议里的飞行控制指令长这样: |
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| ```python |
| axis1 = int(1024 + 660.0 * self.right_x) & 0x7ff # roll |
| axis2 = int(1024 + 660.0 * self.right_y) & 0x7ff # pitch |
| axis3 = int(1024 + 660.0 * self.left_y) & 0x7ff # throttle |
| axis4 = int(1024 + 660.0 * self.left_x) & 0x7ff # yaw |
| axis5 = int(self.fast_mode) & 0x01 # 运动模式 1 bit |
| packed = axis1 | (axis2 << 11) | (axis3 << 22) | (axis4 << 33) | (axis5 << 44) |
| ``` |
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| 四个 11 bit 轴 + 1 bit,打包进 6 字节,加时间戳和 CRC,**在接收循环里持续不断地发** |
| (`tello.py:755`,每收到一个遥测包就回发一次摇杆包;官方 App 据报是每 50 ms 一次)。 |
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| **关键结论:原生协议里没有"移动 30 厘米"这种指令。** 离散指令只有起飞、降落、翻滚、抛飞、掌降、弹跳。 |
| 其余一切飞行动作都是摇杆量。**飞控是一个连续设定点系统,不是一个指令队列。** |
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| ## Layer 2:`forward 30` 是固件自己造出来的 |
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| SDK 3.0 文档给了决定性的证词。它对 `rc a b c d` 的描述是: |
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| > Set the **lever force** values for the four channels of the **remote control** |
| > a: roll, b: pitch, c: throttle, d: yaw —— Possible Response: **No response** |
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| "遥控器四个通道的杆量" + "无响应" —— 这就是 Layer 1 的摇杆包,**直通,没有任何额外闭环**。 |
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| 而 `forward 30` 呢?飞控里没有这个原语,所以固件里的 shim 必须**自己合成一次机动**: |
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| 1. 把 pitch 杆推上去(斜坡) |
| 2. 用 VPS 光流 + IMU 积分位移,判断 30 cm 走完了没有 |
| 3. 刹车、回中 |
| 4. 等位置环重新锁定 |
| 5. **然后才回 `ok`** |
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| 这一条把之前观察到的所有现象全解释了: |
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| | 现象 | 原因 | |
| |---|---| |
| | `ok` 要等动作做完才回 | 它是"机动完成"的信号,不是"收到" | |
| | 没有指令队列 | shim 是一个单机动状态机,不是队列 | |
| | 最小 20 cm | 再短了 VPS 位移估计闭不了环 | |
| | `stop` "works at any time" | 它是这个状态机的 abort | |
| | 一次移动 1–2 秒 | 斜坡 + 积分 + 刹车 + 重新锁定的总和 | |
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| `takeoff` 走的是另一条完全不同的路:直接映射到原生 `TAKEOFF_CMD 0x0054`,触发固件里固定的 |
| 解锁 → 电机爬升 → IMU/VPS 自检 → 爬到约 1 m 的时序。 |
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| ## 所以那个稳定的 1–2 秒仍然不在无人机里 |
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| 这次读完 SDK 反而把结论钉得更死了:**`takeoff` 和 `forward 30` 在无人机内部除了 UDP 文本解析器之外没有任何共享代码。** |
| 一个是固件固定时序,一个是 VPS 闭环机动 —— 两者的固有耗时没有理由相等。 |
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| **一个对两条指令都相同、而且稳定的延迟,只能来自它们共同的上游,也就是主机软件。** |
| 诊断方法见 `src/control/latency_probe.py` 和 `src/control/latency_test.py`。 |
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| ## 可以拿来用的东西 |
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| **① 在线控制只用 `rc`。** 维护一个设定点,20 Hz 持续发 `rc a b c d`,判决一变就改设定点, |
| 保持 T 毫秒后归零。延迟 = 一跳 UDP + 一个飞控周期 ≈ 30–70 ms,而不是 1–2 秒。 |
| 顺带当 keepalive(Tello 长时间收不到指令会自己降落)。 |
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| **② 两个只在原生协议里、文本 SDK 完全没暴露的调节量:** |
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| - `ATT_LIMIT_CMD = 0x1058` —— 姿态(最大倾角)限制。**倾角上限就是加速度上限**,直接决定它多快能动起来。`TelloPy.set_att_limit()` |
| - 摇杆包里的 `fast_mode` bit —— 运动模式,抬高速度/姿态限幅 |
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| 想榨响应速度就得走 TelloPy 那条二进制路,文本 SDK 里没有这两个旋钮。 |
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| **③ 编码里一个有意思的细节:** 轴是 11 bit(0–2047,中位 1024),但 App 只用 `±660`, |
| 也就是只用了可用行程的 65%。协议层面还有余量 —— 但**飞控会不会接受 >660 的杆量我没验证过**,可能被限幅。别当成结论。 |
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| **④ SDK 3.0 新增的 `motoron` / `motoroff`(预转电机)可以省掉起飞时的电机启动时间, |
| 但 SDK 3.0 是 Tello EDU / RoboMaster TT 的**,标准版 Tello 大概会回 `error`。 |
| 可以试一条 —— 注意 `motoron` 会真的把桨转起来。 |
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| 参考:[Tello SDK 2.0](https://dl-cdn.ryzerobotics.com/downloads/Tello/Tello%20SDK%202.0%20User%20Guide.pdf) · |
| [Tello SDK 3.0](https://dl.djicdn.com/downloads/RoboMaster+TT/Tello_SDK_3.0_User_Guide_en.pdf) · |
| [DJITelloPy](https://github.com/damiafuentes/DJITelloPy) · |
| [TelloPy](https://github.com/hanyazou/TelloPy) · |
| [tellopilots 低层协议 wiki](https://tellopilots.com/wiki/protocol/) |
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