Description: 本教程介绍如何用C++编写发布者和订阅者节点。
Tutorial Level: BEGINNER
1 编写发布者节点
“节点”是连接到ROS网络的可执行文件。在这里,我们将创建talker(发布者)节点,该节点将不断广播消息。
将当前目录切换到之前的教程中创建的beginner_tutorials包中:
$ roscd beginner_tutorials
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1.1 代码
首先让我们创建一个src目录来存放我们的源代码文件:
在src目录下创建talker.cpp文件并粘贴以下内容进去:
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials /kinetic-devel/roscpp_tutorials/talker/talker.cpp
27 #include "ros/ros.h"
28 #include "std_msgs/String.h"
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30 #include <sstream>
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35 int main(int argc, char **argv)
36 {
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47 ros::init(argc, argv, "talker");
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54 ros::NodeHandle n;
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73 ros:: Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs ::String>("chatter", 1000);
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75 ros::Rate loop_rate(10);
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81 int count = 0;
82 while (ros::ok())
83 {
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87 std_msgs::String msg;
88
89 std::stringstream ss;
90 ss << "hello world " << count;
91 msg.data = ss.str();
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93 ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
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101 chatter_pub.publish(msg);
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103 ros::spinOnce();
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105 loop_rate.sleep();
106 ++count;
107 }
108
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110 return 0;
111 }
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1.2 解释
现在,让我们把代码分解。
27 #include "ros/ros.h"
28
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ros/ros.h是一个很便利的include,它包括了使用ROS系统中最常见的公共部分所需的全部头文件。
28 #include "std_msgs/String.h"
29
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它引用了位于std_msgs包里的std_msgs/String消息。这是从std_msgs包里的String.msg文件中自动生成的头文件。有关消息定义的更多信息,请参见msg页面。
47 ros::init(argc, argv, "talker");
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初始化ROS。这使得ROS可以通过命令行进行名称重映射——不过目前不重要。这也是我们给节点指定名称的地方。节点名在运行的系统中必须是唯一的。注意:名称必须是基本名称,例如不能包含任何斜杠/。
为这个进程的节点创建句柄。创建的第一个NodeHandle实际上将执行节点的初始化,而最后一个被销毁的NodeHandle将清除节点所使用的任何资源。
73 ros::Publisher chatter_pub = n. advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
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告诉主节点我们将要在chatter话题上发布一个类型为std_msgs/String的消息。这会让主节点告诉任何正在监听chatter的节点,我们将在这一话题上发布数据。第二个参数是发布队列的大小。在本例中,如果我们发布得太快,它将最多缓存1000条消息,不然就会丢弃旧消息。
NodeHandle::advertise()返回一个ros::Publisher对象,它有2个目的:其一,它包含一个publish()方法,可以将消息发布到创建它的话题上;其二,当超出范围时,它将自动取消这一宣告操作。
75 ros::Rate loop_rate(10);
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ros::Rate对象能让你指定循环的频率。它会记录从上次调用Rate::sleep()到现在已经有多长时间,并休眠正确的时间。在本例中,我们告诉它希望以10Hz运行。
81 int count = 0;
82 while (ros::ok())
83 {
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默认情况下,roscpp将安装一个SIGINT处理程序,它能够处理Ctrl+C操作,让ros::ok()返回false。
ros::ok()在以下情况会返回false:
收到SIGINT信号(Ctrl+C)
被另一个同名的节点踢出了网络
ros::shutdown()被程序的另一部分调用
所有的ros::NodeHandles都已被销毁
一旦ros::ok()返回false, 所有的ROS调用都会失败。
87 std_msgs::String msg;
88
89 std::stringstream ss;
90 ss << "hello world " << count;
91 msg.data = ss.str();
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的类在ROS上广播消息,该类通常由msg文件生成。更复杂的数据类型也可以,不过我们现在将使用标准的String消息,它有一个成员:data。
101 chatter_pub.publish(msg);
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现在,我们实际上把这个信息广播给了任何已连接的节点。
93 ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
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ROS_INFO和它的朋友们可用来取代printf/cout。参见rosconsole文档获取更多信息。
此处调用ros::spinOnce()对于这个简单程序来说没啥必要,因为我们没有接收任何回调。然而,如果要在这个程序中添加订阅,但此处没有ros::spinOnce()的话,回调函数将永远不会被调用。所以还是加上吧。
现在我们使用ros::Rate在剩下的时间内睡眠,以让我们达到10Hz的发布速率。
对上边的内容进行一下总结:
初始化ROS系统
向主节点宣告我们将要在chatter话题上发布std_msgs/String类型的消息
以每秒10次的速率向chatter循环发布消息
接下来我们要编写一个节点来接收消息。
2 编写订阅者节点
2.1 代码
在src目录下创建talker.cpp文件并粘贴以下内容进去:
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials /kinetic-devel/roscpp_tutorials/listener/listener.cpp
28 #include "ros/ros.h"
29 #include "std_msgs/String.h"
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34 void chatterCallback(const std_msgs::String: :ConstPtr& msg)
35 {
36 ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
37 }
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39 int main(int argc, char **argv)
40 {
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51 ros::init(argc, argv, "listener");
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58 ros::NodeHandle n;
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75 ros::Subscriber sub = n.subscribe(" chatter", 1000, chatterCallback);
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82 ros::spin();
83
84 return 0;
85 }
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2.2 解释
下面我们将逐条解释代码,之前说过的代码就不再赘述了。
34 void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
35 {
36 ROS_INFO("I heard: [%s] ", msg->data.c_str());
37 }
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这是一个回调函数,当有新消息到达chatter话题时它就会被调用。该消息是用boost shared_ptr智能指针传递的,这意味着你可以根据需要存储它,即不用担心它在下面被删除,又不必复制底层(underlying)数据。
75 ros::Subscriber sub = n. subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
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通过主节点订阅chatter话题。每当有新消息到达时,ROS将调用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。在本例中,如果队列达到1000条,再有新消息到达时旧消息会被丢弃。
NodeHandle::subscribe()返回一个ros::Subscriber对象,你必须保持它,除非想取消订阅。当Subscriber对象被析构,它将自动从chatter话题取消订阅。
还有另一些版本的NodeHandle::subscribe()函数,可以让你指定为类的成员函数,甚至是可以被Boost.Function对象调用的任何函数。请参见roscpp概览。
ros::spin()启动了一个自循环,它会尽可能快地调用消息回调函数。不过不要担心,如果没有什么事情,它就不会占用太多CPU。另外,一旦ros::ok()返回false,ros::spin()就会退出,这意味着ros::shutdown()被调用了,主节点让我们关闭(或是因为按下Ctrl+C,它被手动调用)。
还有其他的方法可以进行回调,但是我们在这里不考虑这些。可以自己研究下roscpp_tutorials包中的一些示例程序,或看看roscpp概览。
同样地,我们来总结一下:
初始化ROS系统
订阅chatter话题
开始spin自循环,等待消息的到达
当消息到达后,调用chatterCallback()函数
3
构建节点
你在上一篇教程中使用了catkin_create_pkg,它创建了一个和一个package.xml和CMakeLists.txt文件。
生成的CMakeLists.txt看起来应该是这样的(修改自创建ROS消息和服务教程,删除了未使用的注释和示例):
https://raw.github.com/ros/catkin_tutorials/master/create _package_modified/catkin_ws/src/beginner _tutorials/CMakeLists.txt
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(DIRECTORY msg FILES Num.msg)
9 add_service_files(DIRECTORY srv 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()
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不要担心修改注释(#)示例,只需将这几行添加到CMakeLists.txt文件的底部:
add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(talker beginner _tutorials_generate_messages_cpp)
add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener $ {catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(listener beginner_ tutorials_generate_messages_cpp)
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最终的CMakeLists.txt长这样:
https://raw.github.com/ros/catkin_tutorials/master/create _package_pubsub/catkin_ws/src/beginner_ tutorials/CMakeLists.txt
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()
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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)
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这将创建两个可执行文件talker和listener,默认情况下,它们将被放到软件包目录下的devel空间中,即~/catkin_ws/devel/lib/<package
name>。
请注意,您必须为可执行目标添加依赖项到消息生成目标:
add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
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这确保了在使用此包之前生成了该包的消息头。如果使用来自你catkin工作空间中的其他包中的消息,则还需要将依赖项添加到各自的生成目标中,因为catkin将所有项目并行构建。在ROS
Groovy及更新版本中,还可以使用以下变量来依赖所有必需的目标:
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
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你可以直接调用可执行文件,也可以使用rosrun来调用它们。它们没有被放在<prefix>/bin中,因为在将软件包安装到系统时会污染PATH环境变量。但如果你希望在安装时将可执行文件放在PATH中,可以配置安装目标,参见CMakeLists.txt。
现在可以运行catkin_make:
# 在你的catkin工作空间下
$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make
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注意:如果你又添加了新的包,可能需要通过指定--force-cmake参数来让catkin强制生成。参见使用工作空间。
现在你已经编写了一个简单的发布者和订阅者,让我们来测试发布者和订阅者。
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