深入了解ROS细节之编写简单的消息发布器和订阅器 (C++)、mavros消息发布器和订阅器

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2020年12月11日 09时16分

深入了解ROS细节之消息发布器和订阅器、mavros消息发布器和订阅器

 

编写简单的消息发布器和订阅器 (C++)

 

编写发布器节点

 

1.『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

 

2.在 beginner_tutorials package 路径下创建一个src文件夹:

 

mkdir -p ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials/src

 

3.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:(实际粘贴时请去掉每一行前面的行号)

 

#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
  28 #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
  29 
  30 #include <sstream>
  31 
  32 /**
  33  * This tutorial demonstrates simple sending of messages over the ROS system.
  34  */
  35 int main(int argc, char **argv)
  36 {
  37   /**
  38    * The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform
  39    * any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line. For programmatic
  40    * remappings you can use a different version of init() which takes remappings
  41    * directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is the easiest
  42    * way to do it.  The third argument to init() is the name of the node.
  43    *
  44    * You must call one of the versions of ros::init() before using any other
  45    * part of the ROS system.
  46    */
  47   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
  48 
  49   /**
  50    * NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system.
  51    * The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last
  52    * NodeHandle destructed will close down the node.
  53    */
  54   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
  55 
  56   /**
  57    * The advertise() function is how you tell ROS that you want to
  58    * publish on a given topic name. This invokes a call to the ROS
  59    * master node, which keeps a registry of who is publishing and who
  60    * is subscribing. After this advertise() call is made, the master
  61    * node will notify anyone who is trying to subscribe to this topic name,
  62    * and they will in turn negotiate a peer-to-peer connection with this
  63    * node.  advertise() returns a Publisher object which allows you to
  64    * publish messages on that topic through a call to publish().  Once
  65    * all copies of the returned Publisher object are destroyed, the topic
  66    * will be automatically unadvertised.
  67    *
  68    * The second parameter to advertise() is the size of the message queue
  69    * used for publishing messages.  If messages are published more quickly
  70    * than we can send them, the number here specifies how many messages to
  71    * buffer up before throwing some away.
  72    */
  #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
  73   ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
  74 ## 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
  75   ros::Rate loop_rate(10);### 在这个例子中,我们让它以 10Hz 的频率运行
  76 
  77   /**
  78    * A count of how many messages we have sent. This is used to create
  79    * a unique string for each message.
  80    */
  81   int count = 0;
  82   while (ros::ok())
  83   {
  84     /**
  85      * This is a message object. You stuff it with data, and then publish it.
  86      */
  87     std_msgs::String msg;
  88 
  89     std::stringstream ss;
  90     ss << "hello world " << count;
  91     msg.data = ss.str();
  92 ## ROS_INFO 和其他类似的函数可以用来代替 printf/cout 等函数
  93     ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
  94 
  95     /**
  96      * The publish() function is how you send messages. The parameter
  97      * is the message object. The type of this object must agree with the type
  98      * given as a template parameter to the advertise<>() call, as was done
  99      * in the constructor above.
 100      */
## 这里,我们向所有订阅 chatter 话题的节点发送消息
 101     chatter_pub.publish(msg);
 102  ## 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
 103     ros::spinOnce();
 104 ## 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
 105     loop_rate.sleep();
 106     ++count;
 107   }
 108 
 109 
 110   return 0;
 111 }

 

4.具体的代码解析和编写订阅器的相关知识请参考官网

 

手动创建ROS程序包

 

1.创建ROS程序包命令参考之前创建相关文件

 

2.ROS packages有时会需要操作系统提供一些外部函数库,这些函数库就是所谓的“系统依赖项”。在一些情况下,这些依赖项并没有被系统默认安装,因此,ROS提供了一个工具rosdep来下载并安装所需系统依赖项

 

3.rosdep 是一个能够下载并安装ROS packages所需要的系统依赖项的小工具 使用方法:

 

rosdep install [package] 

 

4.如果报错没有安装此命令,使用sudo rosdep initrosdep update来安装rosdep工具。

 

mavros消息发布器和订阅器

 

这里主要介绍编写ROS程序包对无人机offobard模式下控制,控制无人机的程序包的依赖关系如下:

 

#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/PoseStamped.h>
#include <mavros_msgs/CommandBool.h>
#include <mavros_msgs/SetMode.h>
#include <mavros_msgs/State.h>

 

这里主要讲一下启动mavros节点后开启的相关发布器和订阅器,以供我们在编程时使用

 

111

 

offboard_node.cpp的源码中有上图的部分,其中实例化了多个与mavros相关的发布器和订阅器,后续的编程中使用这些发布器和订阅器对mavros节点进行控制,然后通过mavros节点对无人机进行控制,这里使用了C++编程中叫做类模板的概念,对类模板实例化建立发布器和订阅器对象,也可以实例化出客户端和服务器对象
要想了解更多的与mavros相关的有哪些发布器、订阅器、客户端、服务器可以使用,请参考这里

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