编写发布器节点
节点(Node) 是指 ROS 网络中可执行文件。
接下来,我们将会创建一个发布器节点("talker"),它将不断的在 ROS 网络中广播消息。
切换到之前创建的 beginner_tutorials package 路径下:
cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials
源代码
在 beginner_tutorials package 路径下创建一个src文件夹:
mkdir -p ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials/src
这个文件夹将会用来放置 beginner_tutorials package 的所有源代码。
在 beginner_tutorials package 里创建 src/talker.cpp 文件,并将如下代码粘贴到文件内:
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/groovy-devel/roscpp_tutorials/talker/talker.cpp
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include <sstream>
int main(int argc, char **argv)
{
ros::init(argc, argv, "talker");
ros::NodeHandle n;
ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
ros::Rate loop_rate(10);
int count = 0;
while (ros::ok())
{
std_msgs::String msg;
std::stringstream ss;
ss << "hello world " << count;
msg.data = ss.str();
ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
chatter_pub.publish(msg);
ros::spinOnce();
loop_rate.sleep();
++count;
}
return 0;
}
代码说明
现在,我们来分段解释代码。
#include "ros/ros.h"
ros/ros.h 是一个实用的头文件,它引用了 ROS 系统中大部分常用的头文件。
#include "std_msgs/String.h"
这引用了 std_msgs/String 消息, 它存放在 std_msgs package 里,是由 String.msg 文件自动生成的头文件。需要关于消息的定义,可以参考 msg 页面。
ros::init(argc, argv, "talker");
初始化 ROS 。它允许 ROS 通过命令行进行名称重映射——然而这并不是现在讨论的重点。
在这里,我们也可以指定节点的名称——运行过程中,节点的名称必须唯一。这里的名称必须是一个 base name ,也就是说,名称内不能包含 / 等符号。
ros::NodeHandle n;
为这个进程的节点创建一个句柄。第一个创建的 NodeHandle 会为节点进行初始化,最后一个销毁的 NodeHandle 则会释放该节点所占用的所有资源。
ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
告诉 master 我们将要在 chatter(话题名) 上发布 std_msgs/String 消息类型的消息。这样 master 就会告诉所有订阅了 chatter 话题的节点,将要有数据发布。第二个参数是发布序列的大小。如果我们发布的消息的频率太高,缓冲区中的消息在大于 1000 个的时候就会开始丢弃先前发布的消息。
NodeHandle::advertise() 返回一个 ros::Publisher 对象,它有两个作用: 1) 它有一个 publish() 成员函数可以让你在topic上发布消息; 2) 如果消息类型不对,它会拒绝发布。
ros::Rate loop_rate(10);
ros::Rate 对象可以允许你指定自循环的频率。它会追踪记录自上一次调用 Rate::sleep() 后时间的流逝,并休眠直到一个频率周期的时间。
在这个例子中,我们让它以 10Hz 的频率运行。
int count = 0;
while (ros::ok())
{
roscpp 会默认生成一个 SIGINT 句柄,它负责处理 Ctrl-C 键盘操作——使得 ros::ok() 返回 false。
如果下列条件之一发生,ros::ok() 返回false:
- SIGINT 被触发 (Ctrl-C)
- 被另一同名节点踢出 ROS 网络
-
ros::shutdown() 被程序的另一部分调用
-
节点中的所有 ros::NodeHandles 都已经被销毁
一旦 ros::ok() 返回 false, 所有的 ROS 调用都会失效。
std_msgs::String msg;
std::stringstream ss;
ss << "hello world " << count;
msg.data = ss.str();
我们使用一个由 msg file 文件产生的『消息自适应』类在 ROS 网络中广播消息。
现在我们使用标准的String消息,它只有一个数据成员 "data"。当然,你也可以发布更复杂的消息类型。
chatter_pub.publish(msg);
这里,我们向所有订阅 chatter 话题的节点发送消息。
ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
ROS_INFO 和其他类似的函数可以用来代替 printf/cout 等函数。具体可以参考 rosconsole documentation,以获得更多信息。
ros::spinOnce();
在这个例子中并不是一定要调用 ros::spinOnce(),因为我们不接受回调。然而,如果你的程序里包含其他回调函数,最好在这里加上 ros::spinOnce()这一语句,否则你的回调函数就永远也不会被调用了。
loop_rate.sleep();
这条语句是调用 ros::Rate 对象来休眠一段时间以使得发布频率为 10Hz。
对上边的内容进行一下总结:
- 初始化 ROS 系统
-
在 ROS 网络内广播我们将要在 chatter 话题上发布 std_msgs/String 类型的消息
- 以每秒 10 次的频率在 chatter 上发布消息
接下来我们要编写一个节点来接收这个消息。
编写订阅器节点
源代码
在 beginner_tutorials package 目录下创建 src/listener.cpp 文件,并粘贴如下代码:
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/groovy-devel/roscpp_tutorials/listener/listener.cpp
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
int main(int argc, char **argv)
{
ros::init(argc, argv, "listener");
ros::NodeHandle n;
ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
ros::spin();
return 0;
}
代码说明
下面我们将逐条解释代码,当然,之前解释过的代码就不再赘述了。
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
这是一个回调函数,当接收到 chatter 话题的时候就会被调用。消息是以 boost shared_ptr 指针的形式传输,这就意味着你可以存储它而又不需要复制数据。
ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
告诉 master 我们要订阅 chatter 话题上的消息。
当有消息发布到这个话题时,ROS 就会调用 chatterCallback() 函数。
第二个参数是队列大小,以防我们处理消息的速度不够快,当缓存达到 1000 条消息后,再有新的消息到来就将开始丢弃先前接收的消息。
NodeHandle::subscribe() 返回 ros::Subscriber 对象,你必须让它处于活动状态直到你不再想订阅该消息。
当这个对象销毁时,它将自动退订 chatter 话题的消息。
有各种不同的 NodeHandle::subscribe() 函数,允许你指定类的成员函数,甚至是 Boost.Function 对象可以调用的任何数据类型。roscpp overview 提供了更为详尽的信息。
ros::spin();
ros::spin() 进入自循环,可以尽可能快的调用消息回调函数。如果没有消息到达,它不会占用很多 CPU,所以不用担心。一旦 ros::ok() 返回 false,ros::spin() 就会立刻跳出自循环。这有可能是 ros::shutdown() 被调用,或者是用户按下了 Ctrl-C,使得 master 告诉节点要终止运行。也有可能是节点被人为关闭的。
还有其他的方法进行回调,但在这里我们不涉及。想要了解,可以参考 roscpp_tutorials package 里的一些 demo 应用。需要更为详尽的信息,可以参考 roscpp overview。
下边,我们来总结一下:
- 初始化ROS系统
-
订阅 chatter 话题
- 进入自循环,等待消息的到达
-
当消息到达,调用 chatterCallback() 函数
编译节点
之前教程中使用 catkin_create_pkg 创建了 package.xml 和 CMakeLists.txt 文件。
生成的 CMakeLists.txt 看起来应该是这样(在 Creating Msgs and Srvs 教程中的修改和未被使用的注释和例子都被移除了):
cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
project(beginner_tutorials)
## Find catkin and any catkin packages
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs genmsg)
## Declare ROS messages and services
add_message_files(DIRECTORY msg FILES Num.msg)
add_service_files(DIRECTORY srv FILES AddTwoInts.srv)
## Generate added messages and services
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
## Declare a catkin package
catkin_package()
在 CMakeLists.txt 文件末尾加入几条语句:
include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS}) add_executable(talker src/talker.cpp) target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES}) add_executable(listener src/listener.cpp) target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
结果,CMakeLists.txt 文件看起来大概是这样:
1 cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
2 project(beginner_tutorials)
3
4 ## Find catkin and any catkin packages
5 find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs genmsg)
6
7 ## Declare ROS messages and services
8 add_message_files(FILES Num.msg)
9 add_service_files(FILES AddTwoInts.srv)
10
11 ## Generate added messages and services
12 generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
13
14 ## Declare a catkin package
15 catkin_package()
16
17 ## Build talker and listener
18 include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
19
20 add_executable(talker src/talker.cpp)
21 target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
22 add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
23
24 add_executable(listener src/listener.cpp)
25 target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
26 add_dependencies(listener beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
这会生成两个可执行文件, talker 和 listener, 默认存储到 devel space 目录下,具体是在~/catkin_ws/devel/lib/<package name> 中.
现在要为可执行文件添加对生成的消息文件的依赖:
add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
这样就可以确保自定义消息的头文件在被使用之前已经被生成。因为 catkin 把所有的 package 并行的编译,所以如果你要使用其他 catkin 工作空间中其他 package 的消息,你同样也需要添加对他们各自生成的消息文件的依赖。
当然,如果在 *Groovy* 版本下,你可以使用下边的这个变量来添加对所有必须的文件依赖:
add_dependencies(talker ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
你可以直接调用可执行文件,也可以使用 rosrun 来调用他们。
他们不会被安装到 <prefix>/bin 路径下,因为那样会改变系统的 PATH 环境变量。
如果你确定要将可执行文件安装到该路径下,你需要设置安装位置,请参考 catkin/CMakeLists.txt
如果需要关于 CMakeLists.txt 更详细的信息,请参考 catkin/CMakeLists.txt
现在运行 catkin_make:
# In your catkin workspace $ catkin_make
注意:如果你是添加了新的 package,你需要通过 --force-cmake 选项告诉 catkin 进行强制编译。