ROS(一)主题

ROS（robot operation system）主要解决了两个问题：
1，进程间通信及主机间通信
2，代码管理
这篇笔记记录ROS进程间通信的方法。

ROS解决进程间通信的方法主要有：主题，服务及动态参数。
1，主题适合于多个节点需要频繁通信的场合，例如智能小车的超声波测距节点，不断的将距离数据发送给处理单元节点。

2，服务适合于不频繁通信的场合。某个节点A向节点B提交服务申请，节点B执行回调函数，并将结果返回给节点A。实际中，我发现调用服务（即便是最简单的服务）到返回结果，在时间上是有明显的延迟的，暂时还不清楚是程序执行耗时，还是ros::spin()间歇耗时。总之，调用服务比主题通信耗费资源更多。

3，动态参数是对目标进程的内存的写操作，适合于修改目标节点的参数。

==============================1，编写自定义.msg文件=========

cd ~/catkin_ws/src

在/src目录下，执行

catkin_create_pkg study_topic std_msgs rospy roscpp

生成study_topic包
在study_topic目录下

mkdir msg

生成msg文件夹
在msg目录下，用常用的编辑器gedit,vim…都可以

vim study.msg

生成study.msg文件，并编辑

string xingming
int32 xuehao
float32 shengao

可以看到.msg文件的内容，跟c的结构体的定义很相似。我猜，等会catkin会把.msg文件编译成消息的结构体，我们使用主题通信时，也会用到这个结构体通信。
接下来，我们要编写配置文档package.xml以及cmakelists。

vim package.xml

1，打开package.xml，加上两行

<build_depend>message_generation</build_depend>
<run_depend>message_runtime</run_depend>

然后打开CMakeLists.txt

vim CMakeLists.txt

2，从最顶段开始，找到

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS 
    roscpp rospy std_msg)

修改，变成这个样子

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS 
    roscpp rospy std_msg message_generation)

注意去掉#号

find_package的作用是，使用catkin_make工具时，告诉catkin_make工具编译所需要的材料。例如，我们的代码中一般都会有#include “ros/ros.h”，然而我们并不知道ros.h头文件和库文件在哪里。如果我们使用cmake编译，这当然是允许的，我们就必须指定ros.h头文件和库文件的位置。而如果我们使用catkin_make工具编译，我们只需要在find_package中指定roscpp就可以了。

3，然后找到

add_message_file(
    FILES
    message1.msg
    message2.msg)

修改成,

add_message_file(
    FILES
    study.msg)

注意去掉#号
这里是添加我们自定义的消息文件。
4，然后找到

generate_messages( 
    DEPENDENCIES
    std_msgs）

去掉#号，不修改内容。
这里是以来括号里面的材料，生成消息。

5，找到catkin_package（），这个一般不用修改，只要保证函数的括号里面没有内容就可以了。

好了，现在完成了配置自定义消息的步骤。
接下来编译和测试。
1，返回catkin_ws目录，运行

catkin_make

2，编译完成后，要设置临时的环境变量

cd devel/
source setup.sh

3，然后测试自定义消息

rosmsg show study_topic/study

如果没有问题的化，会打印

string xingming
int32 xuehao
float32 shengao

也就是study.msg文件里的内容。

=================================2，会话===========
会话需要使用消息。消息可以是系统已经定义的格式，也可以是自定义的格式。如果使用自定义的格式，就需要先完成自定义消息的生成，也就是上面的内容。接下来，我们使用上面生成的自定义消息study.msg，进行两个节点的会话。

我们需要生成两个节点，student和teacher，会话名称是report，内容是student节点每隔1秒钟发布study.msg，teacher节点订阅report会话的内容。
先编写student节点。
在study_topic/src目录下，新建student.cpp文件

vim student.cpp

编辑文件，大概是这样子

#include "study_topic/study.h"
#include "ros/ros.h"
#include <string>

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "student");
    ros::NodeHandle n;
    ros::Publisher pub = n.advertise<study_topic::study>("report", 10);
    ros::Rate loop_rate(1);
    int count = 0;
    std::string s = "dameinv";

    while (ros::ok())
    {
        study_topic::study msg;
        msg.xingming = s;
        msg.xuehao = 1105;
        msg.shengao = 165.0;
        pub.publish(msg);
        ros::spinOnce();
        loop_rate.sleep();
        count++;
        ROS_INFO("%s",msg.xingming.c_str());

    }
    return 0;
}

#include "study_topic/study.h"

这一行，是包含消息study.msg的头文件。然而在study_topic目录下，并没有study.h文件，我猜这是catkin的黑魔法吧。

ros::init(argc, argv, "student");
ros::NodeHandle n;
ros::Publisher pub = n.advertise<study_topic::study>("report", 10);

这三行，分别是1，初始化名称是student的节点。
2，设置节点的句柄（可以认为是节点对象吗）n。
3，登记一个消息格式为study_topic::study（也就是自定义的study.msg），会话名称是report的发布者pub，队列最大容量为10。

study_topic::study msg;
msg.name = s;
msg.xuehao = 1105;
msg.shengao = 165.0;
pub.publish(msg);
ros::spinOnce();
loop_rate.sleep();

这7行，分别是1，声明一个study_topic::study数据结构的消息对象msg
2，3，4，是对对象msg赋值。
5是发布该消息
6在这里不起作用，因为没有回调函数
7给循环制造一个中断，避免耗尽资源

接下来，编辑teacher节点
在study_topic/src目录下，新建teacher.cpp文件

vim teacher.cpp

编辑文件，大概是这样子

#include "study_topic/study.h"
#include "ros/ros.h"
#include <string>

void messageCallback(const study_topic::study::ConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO("%s ,xuehao is %d , shengao is %f  ",msg->xingming.c_str() , msg->xuehao, msg->shengao);

}

int main(int argc, char **argv)
{
    ros::init(argc, argv, "teacher");
    ros::NodeHandle n;
    ros::Subscriber sub = n.subscribe("report",10, messageCallback);
    ros::spin();
    return 0;
}

这里，跟student节点最大的不同是：订阅节点并没有while循环，二是使用了ros::spin()。程序运行到ros::spin()这一行后，会每隔一小段时间，检测report会话中是否有新的信息，如果有，就执行回调函数。

接下来，要编译student.cpp 和 teacher.cpp文件。
打开cmaklist文件，

cd ..
vim CMakeLists.txt

找到，并修改成这样

include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})

在这一行下面加入

add_executable(student src/student.cpp)
add_dependencies(student study_topic_generate_messages_cpp)
target_link_libraries(student ${catkin_LIBRARIES})

和

add_executable(teacher src/teacher.cpp)
add_dependencies(teacher study_topic_generate_messages_cpp)
target_link_libraries(teacher ${catkin_LIBRARIES})

这里，add_executable（）生成可执行文件，add_dependencies确保对目标文件进行链接前，其依赖文件已经构建好，target_link_libraries（）将可执行文件和库文件链接。

接下来，编译和测试

cd ~/catkin_ws
catking_make

打开三个终端，分别设置环境变量

cd ~/catkin_ws/devel
source setup.sh

然后三个终端一个运行核

roscore

一个运行student，另一个运行teacher

rosrun study_topic student

rosrun study_topic teacher

可以看到，在teacher节点，不断打印
[1499225414.978935550]: dameinv ,xuehao is 1105 , shengao is 165.000000
以及在student节点，不断打印[1499225414.978454462]: dameinv

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