# pod_bridge 移交树莓派 4B 部署注意事项

> 目标平台:树莓派 4B + **Raspberry Pi OS 官方镜像(64 位,Bookworm / Trixie)**。
> (2026-09-23 由 Ubuntu 24.04 换回官方镜像:Ubuntu 镜像上串口配置与
> libstdc++ 符号问题频出,官方镜像对 Pi 串口/固件支持最完整。)
> 范围:`utils/pod_bridge`(及其依赖的 `visual_track_control` 控制原语库)。
> 核对日期:2026-09-23,对照规格《光电吊舱控制协议G版-PB.docx》;
> 依赖轮子已按 PyPI 2026-09-23 上游信息复核。

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## 1. 系统与 Python 版本(硬性)

- **必须烧录 64 位镜像**(Raspberry Pi Imager 里选 "Raspberry Pi OS (64-bit)"),
  理由见 §3 MAVSDK 对 aarch64 的要求;32 位镜像不要碰。
- 烧完先确认:`cat /etc/os-release`。**Bookworm 自带 Python 3.11、
  Trixie 自带 Python 3.13**,均满足 PEP 604 标注(`float | None` /
  `FrameParser | None`)要求的 ≥3.10,直接用。
- Bookworm 起系统 Python 受 PEP 668 保护,**禁止 `pip install` 进系统环境**
  (报 externally-managed-environment),一律建 venv;venv 支持若缺失先 apt 补:

  ```bash
  sudo apt update && sudo apt install -y python3-venv python3-pip
  python3 -m venv ~/venv-pod
  ~/venv-pod/bin/pip install -r requirements-pod.txt
  ```

## 2. 依赖裁剪(树莓派上别全装)

`requirements.txt` 是全仓库清单,**吊舱桥接只需要其中两个**,务必裁剪,
否则 torch/cv2 在 Pi 4B 上是几百 MB 且毫无意义:

```text
# requirements-pod.txt(桥接最小集)
mavsdk<4    # ⚠ 锁版本,原因见 §3
pyserial
pytest      # 仅上机自测需要,部署运行可省
```

- `pod_bridge` 本身纯 Python + 惰性导入:`pyserial` 只在 `PodSerial` 实例化时加载,
  `mavsdk` 只在 `Px4Gateway.connect` / 指令发送时加载——单测全绿不需要任何硬件库。
- **不要**在 Pi 上装 ultralytics/torch/opencv:那是 `stereo_yolo` 检测链的依赖,
  Pi 4B 跑不动实时 YOLO,检测应留在机载算力更强的平台或吊舱内部。
- 若确实要装 opencv,用 `opencv-python-headless`(无 GUI 依赖),
  并 `sudo apt install libopenblas-dev libatlas-base-dev`。

## 3. MAVSDK 在 ARM 上的坑

- **mavsdk 4.x 是全新原生 API 重写,与经典 gRPC API 完全不兼容**(2026-09-24
  树莓派实测):没有 `mavsdk.offboard` / `System` / `telemetry`,本仓库全部
  飞控代码(Px4Gateway / MavsdkCommandGateway / test.py)都是经典 API,
  装 4.x 直接 `LegacyModuleError`。**必须锁 `mavsdk<4`**(最新 3.17.4,
  aarch64 官方 wheel `manylinux2014_aarch64`,PyPI 已核对);
  32 位 armv7l 支持不稳定——这是必须 64 位镜像的主因。
- 3.x 为 gRPC 架构,pip 包内嵌 `mavsdk_server` 可执行文件,**不加载
  libcmavsdk.so,没有 libstdc++ 符号问题**——此前两系统上轮番出现的
  `undefined symbol: ..._M_futex_wait_until...` 是 4.x 原生库专属坑,
  换回 <4 后自然消失。
- 安装后自检三步(缺一不可;单测全绿**不**证明 mavsdk 已装,测试已打桩脱钩):

  ```bash
  pip list | grep -i mavsdk           # 必须显示 3.x(如 3.17.4)
  python -c "from mavsdk import System; print('api OK')"
  find ~/venv-pod -name mavsdk_server # 应有输出;直接执行能起服务更佳
  ```

- 连接串写法(`pod_bridge.json` 的 `px4.connection_string`):
  - Pi 串口直连飞控 TELEM:`serial:///dev/ttyUSB0:57600`(波特率按飞控侧设置);
  - 经数传/仿真:`udp://:14540`。
- PX4 侧需确认 TELEM 口已配 MAVLink 且 offboard 心跳未被占用。

## 4. 串口硬件(吊舱侧,最容易翻车)

- 协议为 **115200 8N1 无校验**(规格 §2.1)。先确认吊舱串口电平:
  - **RS232 → 必须加电平转换或直接用 USB 转串口模块**(FTDI/CH340,推荐,
    免折腾 GPIO UART,设备号 `/dev/ttyUSB0`);
  - TTL 3.3V → 可用 Pi GPIO14/15(`/dev/serial0`)。
- 用 GPIO UART 时(官方镜像自带 `raspi-config`):
  - `sudo raspi-config` → Interface Options → Serial Port:**控制台选 No、
    串口硬件选 Yes**(等价于 `enable_uart=1` + 关闭 serial-getty 抢占);
  - Pi 4B 上 `/dev/serial0` 默认指向 mini-UART(ttyS0,波特率随主频漂移),
    115200 下不稳——在 `/boot/firmware/config.txt` 加 `dtoverlay=disable-bt`
    把 PL011(ttyAMA0)换回来,`/dev/serial0` 随之改指 ttyAMA0;
  - **Pi 是 3.3V 电平,绝不直连 5V/RS232 电平**,会烧 GPIO。
- 接线三线:TX/RX **交叉**、**必须共地(GND)**,不共地是通讯乱码的第一大原因。
- 用户权限:`sudo usermod -aG dialout $USER`,重登录生效,否则 open 串口 Permission denied。

## 5. 时钟同步(规格表3 依赖)

- `bridge._build_attitude` 用**宿主机 UTC 墙钟**填表3 的年月日时分秒;
  Pi 4B **无 RTC**,断电后时间是错的,吊舱会拿到错误时间戳。
- 上机后确认 `timedatectl` 显示 `System clock synchronized: yes`;
  无网环境考虑给 Pi 加 RTC 模块,或由飞控 GPS 授时(需改代码,见 §8 已知问题)。

## 6. 配置文件(`utils/config/pod_bridge.json`)上机必改两处

| 字段 | 改成 |
|---|---|
| `pod_serial.port` | 实际设备号,如 `/dev/ttyUSB0`(留空会 fail-fast 报错,这是刻意的) |
| `px4.connection_string` | 实际飞控连接,如 `serial:///dev/ttyUSB1:57600` |

- 引导参数(`guidance.*`)全部是**占位值,未经标定不得用于飞行决策**;
  首次实机只验证通讯收发,速度上限先调小。
- 配置加载拒绝未知键——改 JSON 时注意拼写,多写的键会直接报错(防呆设计)。

## 7. 上机验证顺序(每步过了再下一步)

1. **纯软件自测**(无需任何接线):
   `cd utils && ~/venv-pod/bin/python -m pytest tests/pod_bridge -q` → 应 92 全绿
   (单测已打桩 mavsdk 设定点类型,与 libcmavsdk 原生库健康状态无关)。
2. **串口回环**:USB 转串口模块 TX/RX 短接,跑一个 feed/echo 小脚本验证字节收发。
3. **只接吊舱**:观察能否解析出 表2-2(60Hz EE 16)帧;用 `send_control(归中 0x2B)`
   验证下行。
4. **只接飞控**:`Px4Gateway.connect` 后确认 `own_state().position_valid` 为 True。
5. **全链路地面联试**:电机不装桨,观察 offboard 心跳与引导输出。
6. 最后才考虑带动力测试。

## 8. 已知问题处置状态(2026-09-23 更新)

代码审查(2026-09-22)发现 4 项,其中 3 项安全相关缺陷**已于 2026-09-23 修复**,
新增回归测试 8 条(pod_bridge 测试 84 → 92,全量 348 条全绿):

1. ~~`Px4Gateway` 四路遥测共用 `OwnState.time_ms`~~ → **已修**:`OwnState` 拆出
   `position_time_ms`(仅 position 流刷新),引导的位置超龄判定改用它;
2. ~~表2-2 锁定状态(bit2)未参与引导门控~~ → **已修**:`PodBridge._pod_locked`
   要求遥测在 `link.telemetry_timeout_ms` 内且 bit2=锁定,表4 坐标才视为有效
   (该配置项由此从死配置变为生效配置);
3. ~~`PodBridge.run` 主循环无异常护栏~~ → **已修**:单周期异常按「第 1 次 +
   每满 100 次」告警并补发零速刹车保 offboard 心跳,任务不终止;
4. 表3 时间戳用宿主机墙钟而非 GPS 时间(见 §5)——**仍未修**,属可接受风险,
   如需精确授时按 §5 对策处理。

## 9. 常驻运行(systemd 示例)

```ini
# /etc/systemd/system/pod-bridge.service
[Unit]
Description=Pod-PX4 Bridge
After=network.target

[Service]
ExecStart=/home/<user>/venv-pod/bin/python -m pod_bridge_app
WorkingDirectory=/home/<user>/code_drone-test/utils
Restart=always
RestartSec=3
StandardOutput=journal
StandardError=journal

[Install]
WantedBy=multi-user.target
```

- 热路径不打日志是设计使然(告警走 WarnThrottle),现场排查用
  `journalctl -u pod-bridge -f`。
- 代码热路径按 10Hz 引导 + 20Hz 姿态下发,Pi 4B 单核占用可忽略,无需实时内核。