ROS2學(xué)習(xí)筆記三：話題Topic

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前言

1 話題簡(jiǎn)介

2 常用指令

3?RCLCPP實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)話題

3.1 創(chuàng)建工作空間

3.2 代碼編寫

3.2.1 發(fā)布端編寫

3.2.2 發(fā)布端編寫

前言

ROS2中的一個(gè)重要概念是話題（Topic）。話題是一種通過(guò)發(fā)布者和訂閱者之間進(jìn)行異步通信的機(jī)制。發(fā)布者（Publisher）將消息發(fā)布到特定的話題上，而訂閱者（Subscriber）則可以選擇訂閱感興趣的話題，并接收發(fā)布者發(fā)送的消息。

話題可以用來(lái)傳遞各種類型的消息，例如傳感器數(shù)據(jù)、機(jī)器人狀態(tài)、控制指令等。每個(gè)話題有一個(gè)唯一的名稱，并且可以有多個(gè)發(fā)布者和訂閱者。

ROS2提供了一套API來(lái)操作話題。開發(fā)者可以使用語(yǔ)言（如C++和Python）來(lái)編寫發(fā)布者和訂閱者節(jié)點(diǎn)，并在運(yùn)行時(shí)將它們連接到ROS2系統(tǒng)中。

使用話題，開發(fā)者可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的解耦和靈活性。不同的節(jié)點(diǎn)可以以不同的速度發(fā)布和接收消息，可以動(dòng)態(tài)地增加或刪除節(jié)點(diǎn)，而不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，ROS2中的話題機(jī)制提供了一種靈活和可擴(kuò)展的通信方式，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間的消息傳遞和協(xié)作。它是ROS2中重要的基礎(chǔ)組件之一，為構(gòu)建機(jī)器人應(yīng)用提供了強(qiáng)大的功能和便利的開發(fā)體驗(yàn)。

1 話題簡(jiǎn)介

支持1對(duì)1，1對(duì)多，多對(duì)1，多對(duì)多。

為了方便發(fā)送者和接收者進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，ROS2幫我們?cè)跀?shù)據(jù)傳遞時(shí)做好了消息的序列化和反序列化，而且ROS2的消息序列化與反序列化通信是可以做到跨編程語(yǔ)言、跨平臺(tái)和跨設(shè)備之間的。

一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)布數(shù)據(jù)到某個(gè)話題上，另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以通過(guò)訂閱話題拿到數(shù)據(jù)。

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2 常用指令

首先運(yùn)行一個(gè)發(fā)布節(jié)點(diǎn)：

ros2 run demo_nodes_cpp talker

查看上面發(fā)布節(jié)點(diǎn)的話題信息：?

查看話題列表
ros2 topic list -t?
打印話題
ros2 topic echo /chatter?
?查看topic信息
ros2 topic info ?/chatter 
查看消息類型
ros2 interface show std_msgs/msg/String
手動(dòng)發(fā)布命令
ros2 topic pub /chatter std_msgs/msg/String 'data: "123"'
圖形化查看節(jié)點(diǎn)信息
rqt_graph
查看話題頻率
ros2 topic hz /chatter

3?RCLCPP實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)話題

3.1 創(chuàng)建工作空間

cd project/
mkdir -p project/
cd project/
ros2 pkg create cpp_topic --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp
touch cpp_topic/src/publisher.cpp

3.2 代碼編寫

調(diào)用Node的成員函數(shù)create_publisher并傳入對(duì)應(yīng)的參數(shù)即可。通過(guò)文檔可以看出，至少需要傳入消息類型（msgT）、話題名稱（topic_name）和服務(wù)質(zhì)量（qos）。
官方rclcpp文檔地址：rclcpp: rclcpp: ROS Client Library for C++

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消息接口是ROS2通信時(shí)必須的一部分，通過(guò)消息接口ROS2才能完成消息的序列化和反序列化。ROS2為定義好了常用的消息接口，并生成了相應(yīng)的C++和Python的依賴文件，通過(guò)腳本直接導(dǎo)入。

通過(guò)ros2 pkg指令創(chuàng)建的功能包目錄結(jié)構(gòu)如下:

$ tree -a

.
└── cpp_topic
? ? ├── CMakeLists.txt
? ? ├── include
? ? │???└── cpp_topic
? ? ├── package.xml
? ? └── src
? ? ? ? └── publisher.cpp

3.2.1 發(fā)布端編寫

publisher.cpp

/*****ros2官方demo*******/
#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

/* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a
* member function as a callback from the timer. */

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalPublisher()
    : Node("minimal_publisher"), count_(0)
    {
      publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
      timer_ = this->create_wall_timer(
      500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
    }

  private:
    void timer_callback()
    {
      auto message = std_msgs::msg::String();
      message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
      publisher_->publish(message);
    }
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    size_t count_;
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(cpp_topic)

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(pulisher src/publisher.cpp)
ament_target_dependencies(pulisher rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  pulisher
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

if(BUILD_TESTING)
  find_package(ament_lint_auto REQUIRED)
  # the following line skips the linter which checks for copyrights
  # comment the line when a copyright and license is added to all source files
  set(ament_cmake_copyright_FOUND TRUE)
  # the following line skips cpplint (only works in a git repo)
  # comment the line when this package is in a git repo and when
  # a copyright and license is added to all source files
  set(ament_cmake_cpplint_FOUND TRUE)
  ament_lint_auto_find_test_dependencies()
endif()

ament_package()

package.xml

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model  schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>cpp_topic</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="xxxxx@xxx.com">linux</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

  <depend>rclcpp</depend>
  <depend>std_msgs</depend>

  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

在project目錄運(yùn)行如下編譯指令

colcon build --packages-select cpp_topic

編譯完成后目錄如下：

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運(yùn)行

source install/setup.bash
ros2 run cpp_topic pulisher

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此時(shí)可以通過(guò)命令訂閱該topic

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3.2.2 發(fā)布端編寫

上面過(guò)程中是通過(guò)ros2自動(dòng)的命令進(jìn)行話題的訂閱，下面使用c++代碼實(shí)現(xiàn)話題訂閱。

創(chuàng)建訂閱節(jié)點(diǎn)文件

touch cpp_topic/src/subscriber.cpp

subscriber.cpp：

/*****ros2官方demo*******/
#include <functional>
#include <memory>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using std::placeholders::_1;

class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node
{
public:
  MinimalSubscriber()
  : Node("minimal_subscriber")
  {
    subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
      "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
  }

private:
  void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const
  {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg.data.c_str());
  }
  rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

CMakeLists.txt增加如下代碼

add_executable(subscriber src/subscriber.cpp)
ament_target_dependencies(subscriber rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  subscriber
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

在project目錄運(yùn)行如下編譯指令

colcon build --packages-select cpp_topic

在project目錄先運(yùn)行上面的發(fā)布節(jié)點(diǎn)

source install/setup.bash
ros2 run cpp_topic pulisher

?新開一個(gè)終端進(jìn)入到project目錄，運(yùn)行訂閱節(jié)點(diǎn)

source install/setup.bash
ros2 run cpp_topic subscriber

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