Docs update
[inav.git] / docs / Blackbox.md
blobb3b4a2197ae6d26a5d4d373b06204b011fea7d8e
1 # Blackbox flight data recorder
3 ![Rendered flight log frame](Screenshots/blackbox-screenshot-1.jpg)
5 ## Introduction
7 This feature transmits your flight data information on every control loop iteration over a serial port to an external
8 logging device to be recorded, or to a dataflash chip which is present on some flight controllers.
10 After your flight, you can view the resulting logs using the interactive log viewer:
12 https://github.com/iNavFlight/blackbox-log-viewer
14 You can also use the `blackbox_decode` tool to turn the logs into CSV files for analysis, or render your flight log as a
15 video using the `blackbox_render` tool. Those tools can be found in this repository:
17 https://github.com/iNavFlight/blackbox-tools
19 ## Logged data
20 The blackbox records flight data on every iteration of the flight control loop. It records the current time in
21 microseconds, P, I and D corrections for each axis, your RC command stick positions (after applying expo curves),
22 gyroscope data, accelerometer data (after your configured low-pass filtering), barometer and rangefinder readings, 3-axis
23 magnetometer readings, raw VBAT and current measurements, RSSI, and the command being sent to each motor speed
24 controller. This is all stored without any approximation or loss of precision, so even quite subtle problems should be
25 detectable from the fight data log.
27 GPS data is logged whenever new GPS data is available. Although the CSV decoder will decode this data, the video
28 renderer does not yet show any of the GPS information (this will be added later).
30 ## Supported configurations
32 The maximum data rate that can be recorded to the flight log is fairly restricted, so anything that increases the load
33 can cause the flight log to drop frames and contain errors.
35 The Blackbox is typically used on tricopters and quadcopters. Although it will work on hexacopters and octocopters,
36 because these craft have more motors to record, they must transmit more data to the flight log. This can increase the
37 number of dropped frames. Although the browser-based log viewer supports hexacopters and octocopters, the command-line
38 `blackbox_render` tool currently only supports tri- and quadcopters.
40 INAV's `looptime` setting decides how frequently an update is saved to the flight log. The default looptime on
41 INAV is 2000us. If you're using a looptime smaller than about 2400, you may experience some dropped frames due to
42 the high required data rate. In that case you will need to reduce the sampling rate in the Blackbox settings, or
43 increase your logger's baudrate to 250000. See the later section on configuring the Blackbox feature for details.
45 ## Setting up logging
47 First, you must enable the Blackbox feature. In the [INAV Configurator][] enter the Configuration tab,
48 tick the "BLACKBOX" feature at the bottom of the page, and click "Save and reboot"
50 Now you must decide which device to store your flight logs on. You can either transmit the log data over a serial port
51 to an external logging device like the [OpenLog serial data logger][] to be recorded to a microSDHC card, or if you have
52 a compatible flight controller you can store the logs on the onboard dataflash storage instead.
54 ### OpenLog serial data logger
56 The OpenLog is a small logging device which attaches to your flight controller using a serial port and logs your
57 flights to a MicroSD card.
59 The OpenLog ships from SparkFun with standard "OpenLog 3" firmware installed. Although this original OpenLog firmware
60 will work with the Blackbox, in order to reduce the number of dropped frames it should be reflashed with the
61 higher performance [OpenLog Blackbox firmware][]. The special Blackbox variant of the OpenLog firmware also ensures that
62 the OpenLog is using INAV compatible settings, and defaults to 115200 baud.
64 You can find the Blackbox version of the OpenLog firmware [here](https://github.com/cleanflight/blackbox-firmware),
65 along with instructions for installing it onto your OpenLog.
67 [OpenLog serial data logger]: https://www.sparkfun.com/products/9530
68 [OpenLog Blackbox firmware]: https://github.com/cleanflight/blackbox-firmware
70 #### microSDHC
72 Your choice of microSDHC card is very important to the performance of the system. The OpenLog relies on being able to
73 make many small writes to the card with minimal delay, which not every card is good at. A faster SD-card speed rating is
74 not a guarantee of better performance.
76 ##### microSDHC cards known to have poor performance
78  - Generic 4GB Class 4 microSDHC card - the rate of missing frames is about 1%, and is concentrated around the most
79    interesting parts of the log!
80  - Sandisk Ultra 32GB (unlike the smaller 16GB version, this version has poor write latency)
82 ##### microSDHC cards known to have good performance
84  - Transcend 16GB Class 10 UHS-I microSDHC (typical error rate < 0.1%)
85  - Sandisk Extreme 16GB Class 10 UHS-I microSDHC (typical error rate < 0.1%)
86  - Sandisk Ultra 16GB (it performs only half as well as the Extreme in theory, but still very good)
88 You should format any card you use with the [SD Association's special formatting tool][] , as it will give the OpenLog
89 the best chance of writing at high speed. You must format it with either FAT, or with FAT32 (recommended).
91 [SD Association's special formatting tool]: https://www.sdcard.org/downloads/formatter_4/
93 ### Choosing a serial port for the OpenLog
94 First, tell the Blackbox to log using a serial port (rather than to an onboard dataflash chip). Go to the
95 Configurator's CLI tab, enter `set blackbox_device=SERIAL` to switch logging to serial, and
96 save.
98 You need to let INAV know which of [your serial ports][] you connect your OpenLog to (i.e. the Blackbox port),
99 which you can do on the Configurator's Ports tab.
101 You should use a hardware serial port. SoftSerial ports can be used for the Blackbox. However, because they are limited to 19200 baud, your logging
102 rate will need to be severely reduced to compensate. Therefore the use of SoftSerial is not recommended.
104 When using a hardware serial port, Blackbox should be set to at least 115200 baud on that port. When using fast
105 looptimes (<2500), a baud rate of 250000 should be used instead in order to reduce dropped frames.
107 The serial port used for Blackbox cannot be shared with any other function (e.g. GPS, telemetry) except the MSP
108 protocol. If MSP is used on the same port as Blackbox, then MSP will be active when the board is disarmed, and Blackbox
109 will be active when the board is armed. This will mean that you can't use the Configurator or any other function that
110 requires MSP, such as an OSD or a Bluetooth wireless configuration app, while the board is armed.
112 Connect the "TX" pin of the serial port you've chosen to the OpenLog's "RXI" pin. Don't connect the serial port's RX
113 pin to the OpenLog, as this will cause the OpenLog to interfere with any shared functions on the serial port while
114 disarmed.
116 The key criteria to choose a serial port are:
118 * Should be a hardware serial port rather than SoftSerial.
119 * Cannot be shared with any other function (GPS, telemetry) except MSP.
120 * If MSP is used on the same UART, MSP will stop working when the board is armed.
122 #### OpenLog configuration
124 Power up the OpenLog with a microSD card inside, wait 10 seconds or so, then power it down and plug the microSD card
125 into your computer. You should find a "CONFIG.TXT" file on the card, open it up in a text editor. You should see the
126 baud rate that the OpenLog has been configured for (usually 115200 or 9600 from the factory). Set the baud rate to match
127 the rate you entered for the Blackbox in the Configurator's Port tab (typically 115200 or 250000).
129 Save the file and put the card back into your OpenLog, it will use those settings from now on.
131 If your OpenLog didn't write a CONFIG.TXT file, create a CONFIG.TXT file with these contents and store it in the root
132 of the MicroSD card:
135 115200
136 baud
139 If you are using the original OpenLog firmware, use this configuration instead:
142 115200,26,0,0,1,0,1
143 baud,escape,esc#,mode,verb,echo,ignoreRX
146 #### OpenLog protection
148 The OpenLog can be wrapped in black electrical tape or heat-shrink in order to insulate it from conductive frames (like
149 carbon fiber), but this makes its status LEDs impossible to see. I recommend wrapping it with some clear heatshrink
150 tubing instead.
152 ![OpenLog installed](Wiring/blackbox-installation-1.jpg "OpenLog installed with double-sided tape, SDCard slot pointing outward")
154 ### Onboard dataflash storage
155 Some flight controllers have an onboard SPI NOR dataflash chip which can be used to store flight logs instead of using
156 an OpenLog.
158 The SPRacingF3 has a 8 megabyte dataflash chip onboard which allows for longer recording times.
160 These chips are also supported:
162 * Micron/ST M25P16 - 16 Mbit / 2 MByte
163 * Micron N25Q064 - 64 Mbit / 8 MByte
164 * Winbond W25Q64 - 64 Mbit / 8 MByte
165 * Micron N25Q0128 - 128 Mbit / 16 MByte
166 * Winbond W25Q128 - 128 Mbit / 16 MByte
168 #### Enable recording to dataflash
169 On the Configurator's CLI tab, you must enter `set blackbox_device=SPIFLASH` to switch to logging to an onboard dataflash chip,
170 then save.
172 [your serial ports]: https://github.com/iNavFlight/inav/blob/master/docs/Serial.md
173 [INAV Configurator]: https://chrome.google.com/webstore/detail/inav-configurator/fmaidjmgkdkpafmbnmigkpdnpdhopgel
175 ## Configuring the Blackbox
177 The Blackbox currently provides two settings (`blackbox_rate_num` and `blackbox_rate_denom`) that allow you to control
178 the rate at which data is logged. These two together form a fraction (`blackbox_rate_num / blackbox_rate_denom`) which
179 decides what portion of the flight controller's control loop iterations should be logged. The default is 1/1 which logs
180 every iteration.
182 If you're using a slower MicroSD card, you may need to reduce your logging rate to reduce the number of corrupted
183 logged frames that `blackbox_decode` complains about. A rate of 1/2 is likely to work for most craft.
185 You can change the logging rate settings by entering the CLI tab in the [INAV Configurator][] and using the `set`
186 command, like so:
189 set blackbox_rate_num = 1
190 set blackbox_rate_denom = 2
193 The data rate for my quadcopter using a looptime of 2400 and a rate of 1/1 is about 10.25kB/s. This allows about 18
194 days of flight logs to fit on my OpenLog's 16GB MicroSD card, which ought to be enough for anybody :).
196 If you are logging using SoftSerial, you will almost certainly need to reduce your logging rate to 1/32. Even at that
197 logging rate, looptimes faster than about 1000 cannot be successfully logged.
199 If you're logging to an onboard dataflash chip instead of an OpenLog, be aware that the 2MB of storage space it offers
200 is pretty small. At the default 1/1 logging rate, and a 2400 looptime, this is only enough for about 3 minutes of
201 flight. This could be long enough for you to investigate some flying problem with your craft, but you may want to reduce
202 the logging rate in order to extend your recording time.
204 To maximize your recording time, you could drop the rate all the way down to 1/32 (the smallest possible rate) which
205 would result in a logging rate of about 10-20Hz and about 650 bytes/second of data. At that logging rate, a 2MB
206 dataflash chip can store around 50 minutes of flight data, though the level of detail is severely reduced and you could
207 not diagnose flight problems like vibration or PID setting issues.
209 ## Usage
211 The Blackbox starts recording data as soon as you arm your craft, and stops when you disarm.
213 If your craft has a buzzer attached, you can use INAV's arming beep to synchronize your Blackbox log with your
214 flight video. INAV's arming beep is a "long, short" pattern. The beginning of the first long beep will be shown
215 as a blue line in the flight data log, which you can sync against your recorded audio track.
217 You should wait a few seconds after disarming your craft to allow the Blackbox to finish saving its data.
219 ### Usage - OpenLog
220 Each time the OpenLog is power-cycled, it begins a fresh new log file. If you arm and disarm several times without
221 cycling the power (recording several flights), those logs will be combined together into one file. The command line
222 tools will ask you to pick which one of these flights you want to display/decode.
224 Don't insert or remove the SD card while the OpenLog is powered up.
226 ### Usage - Dataflash chip
227 After your flights, you can use the [INAV Configurator][] to download the contents of the dataflash to your
228 computer. Go to the "dataflash" tab and click the "save flash to file..." button. Saving the log can take 2 or 3
229 minutes.
231 ![Dataflash tab in Configurator](Screenshots/blackbox-dataflash.png)
233 After downloading the log, be sure to erase the chip to make it ready for reuse by clicking the "erase flash" button.
235 If you try to start recording a new flight when the dataflash is already full, Blackbox logging will be disabled and
236 nothing will be recorded.
238 ### Usage - Logging switch
239 If you're recording to an onboard flash chip, you probably want to disable Blackbox recording when not required in order
240 to save storage space. To do this, you can add a Blackbox flight mode to one of your AUX channels on the Configurator's
241 modes tab. Once you've added a mode, Blackbox will only log flight data when the mode is active.
243 A log header will always be recorded at arming time, even if logging is paused. You can freely pause and resume logging
244 while in flight.
246 ## Viewing recorded logs
247 After your flights, you'll have a series of flight log files with a .TXT extension.
249 You can view these .TXT flight log files interactively using your web browser with the INAV Blackbox Explorer:
251 https://github.com/iNavFlight/blackbox-log-viewer
253 This allows you to scroll around a graphed version of your log and examine your log in detail. You can also export a
254 video of your log to share it with others!
256 You can decode your logs with the `blackbox_decode` tool to create CSV (comma-separated values) files for analysis,
257 or render them into a series of PNG frames with `blackbox_render` tool, which you could then convert into a video using
258 another software package.
260 You'll find those tools along with instructions for using them in this repository:
262 https://github.com/iNavFlight/blackbox-log-viewer