ROS2入门教程——15. 创建一个简单的订阅者和发布者(C++)

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2020年8月24日 16时01分

ROS2计算图中的每个节点都各司其职的在运行某个功能单元,节点之间也难以避免会有数据的传输,也就是通过我们之前介绍的话题和服务实现通信。之前我们已经通过命令行实现过话题的发布和订阅,本篇我们就来尝试下如何通过C++代码来实现发布者和订阅者。

 

1.创建功能包

首先我们在之前创建的dev_ws工作空间中来创建一个放置节点代码的功能包。

 

打开一个新的终端,cd到dev_ws/src目录下,然后运行创建功能包的指令:

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

 

很快就创建好了一个叫做cpp_pubsub的功能包。

 

2.创建发布者节点

在cpp_pubsub的src文件夹下,创建一个发布者节点的代码文件publisher_member_function.cpp,然后拷贝以下代码放进去:

 

#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;
  }

 

这就是一个简单的发布者代码,我们来对代码做下解析。

 

#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

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

using namespace std::chrono_literals;

首先是包含各种头文件,比如需要用到的一些标准C++头文件。rclcpp/rclcpp.hpp是ROS2中常用C++接口的头文件,使用C++编写的ROS2节点程序一定需要包含该头文件。std_msgs/msg/string.hpp是ROS2中字符串消息的头文件,后边我们会周期发布一个HelloWorld的字符串消息,所以需要包含该头文件。

 

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

这一行代码是创建一个节点类MinimalPublisher,从rclcpp::Node这个ROS2节点基类继承而来。

 

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));
  }

这是节点类MinimalPublisherd的构造函数,将count_变量初始化为0,节点名初始化为“minimal_publisher”。构造函数内先是创建了一个发布者,发布的话题名是topic,话题消息是String,保存消息的队列长度是10,然后创建了一个定时器timer_,做了一个500ms的定时,每次触发定时器后,都会运行回调函数timer_callback。

 

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);
  }

timer_callback是这里的关键,每次触发都会发布一次话题消息。message中保存的字符串是Hello world加一个计数值,然后通过RCLCPP_INFO宏函数打印一次日志信息,再通过发布者的publish方法将消息发布出去。

 

rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
size_t count_;

这里是创建定时器、发布者和计数变量的。

 

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

最后就是main函数啦,先初始化ROS2节点,然后使用rclcpp::spin创建MinimalPublisher,并且进入自旋锁,当退出锁时,就会关闭节点结束啦。

 

完成以上发布者的代码后,功能包里还有一些内容需要设置。

 

  • 设置依赖项

打开功能包的package.xml文件,先把这些基础信息填写好:

<description>Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp</description>
<maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>

 

然后还需要添加依赖项,放到ament_cmake下边:

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

 

  • 设置编译规则

接下来打开CMakeLists.txt文件,在find_package语句下,新加入两行:

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

 

然后再设置具体的编译规则:

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

 

最后还要设置安装的规则,这样ros2 run命令才找的到执行文件:

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

 

完整的CMakeLists.txt文件应该就是这样的啦

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)project(cpp_pubsub)

# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

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

find_package(ament_cmake REQUIRED)find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

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

ament_package()

 

3.创建订阅者

还是回到功能包的src文件夹下,接下来创建订阅者的代码subscriber_member_function.cpp:

 

#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::SharedPtr 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;
}

 

还是来解析下代码。

 

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

订阅者的代码整体流程和发布者类似,现在的节点名叫minimal_subscriber,构造函数中创建了订阅者,订阅String消息,订阅的话题名叫做“topic”,保存消息的队列长度是10,当订阅到数据时,会进入回调函数topic_callback。

 

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

回调函数中会收到String消息,然后并没有做太多处理,只是通过RCLCPP_INFO打印出来。

 

main函数中的内容和发布者几乎是一致的,就不再赘述。

 

由于该节点的依赖项和发布者一样,我们就不需要修改package.xml文件了,不过编译规则CMakeList.txt还是得加一些内容:

add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  talker
  listener
  DESTINATION
  lib/${PROJECT_NAME})

 

4.编译并运行

编译前先确认下功能包的依赖项有没有都安装好,在dev_ws路径下运行如下命令:

rosdep install -i --from-path src --rosdistro <distro> -y

 

安装完毕后还是在该路径下编译cpp_pubsub功能包:

colcon build --packages-select cpp_pubsub

 

ROS2入门教程——15. 创建一个简单的订阅者和发布者(C++)插图

 

编译完成后,打开一个新的终端,设置工作空间的环境变量后,运行发布者:

. install/setup.bash   
ros2 run cpp_pubsub talker

 

运行成功后可以看到终端每隔0.5s打印一次日志信息:

 

ROS2入门教程——15. 创建一个简单的订阅者和发布者(C++)插图(1)

 

再打开一个新的终端,类似的操作,运行订阅者:

. install/setup.bash   
ros2 run cpp_pubsub listener

 

订阅者启动啦,终端中会显示当前订阅者收到的消息内容:

 

ROS2入门教程——15. 创建一个简单的订阅者和发布者(C++)插图(2)

 

在终端中按Ctrl+C即可退出。

 

好啦,本篇我们一起创建了两个节点,并且通过话题实现了节点通信。以上代码也可以在这里找到:

https://github.com/ros2/examples/tree/master/rclcpp/topics

 

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