如何配置VSCode来调试ROS节点

0. 写在最前面

本文持续更新地址:https://haoqchen.site/2019/08/15/debug-ros-with-vscode/

本文档介绍了如何用VSCode的Debug功能来调试ROS的CPP节点。ROS节点的调试一直非常麻烦,在此之前尝试过gdb、CLion、Qt插件,用起来都不太顺手,直到发现了VSCode的调试功能

调试的好处有:

  1. bug导致的core dumpedsegmentation fault等会停到相应的位置,方便查找
  2. 想到什么,断点停那里就可以看到变量状态,不用增加输出代码再编译这么麻烦
  3. 条件中断,这个也不用再增加if判断再重新编译

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1. 推荐几个VSCode插件

  • C/C++插件:这个是微软官方的CPP插件,装了后就可以愉快地编写、编译C++代码了。

  • C++ Intellisense:这个插件能够很好地辅助C++开发者进行开发,提供包括代码跳转,自动完成,智能提示等功能。

  • ROS (deprecated):这个插件作者已经停止更新了,现在主要用来启动roscore~~~

2. debug原理及配置

2.1 debug原理

VSCode中是以workspace的概念处理文件关联的,每个workspace文件夹下会有一个.vscode文件夹,该文件夹下放置的是关于该workspace的路径配置、任务配置、运行配置等文件,我们正是通过编辑这些配置文件实现对工程的管理。

微软提供的C/C++插件集成了gdb调试功能,并提供变量界面显示以及断点、监视以及调用堆栈等功能。你只需要在.vscode文件夹中配置好launch.json,就可以按下F5快捷键启动相应调试。

由于目前并没有集成的ROS调试器,所以只能将每一个node当成一个CPP程序来进行调试。

2.2 编译配置

在VSCode中需要在.vscode文件夹中配置好tasks.json文件(没有的话可自己新建一个)后,就可以按Ctrl + Shift + B快捷键(这个快捷键需要将task归到build的group里才行,普通的task要Ctrl + Shift + PRun Task),并选择相关的任务进行编译等操作。

如何配置VSCode来调试ROS节点_第1张图片

下面展示的配置文件主要配置了preruncatkin buildcatkin clean以及ccb四个任务。下面简介一些用到的变量,详情请看VSCode的tasks页面。将鼠标停留在相关变量上也可以看到。

  • label
    就是一个名字,你按下快捷键的时候用以区分不同task

  • type
    任务的类型,可设置成shellprocess。前者将任务当成命令,启动终端运行,后者直接运行。

  • command
    实际运行的命令

  • args
    运行的参数,这里需要注意的是,如果需要进行调试,需要设置为Debug模式,并且要检查相应package中的CMakeLists.txt中有没有设置成Release模式,CMake中txt的设置优先级是最高的。比如我们的驱动就设置Release,所以即使你在这里怎么设置都没用的。

  • group
    这个是分组的,貌似可以从命令行来运行分组的任务,暂时没用到

  • presentation
    关于输出显示的设置,这里设置为总是输出到集成的终端,可通过"panel": "new"设置每次都启动新的终端

  • problemMatcher
    错误分析器,可以分析到输出的信息中有哪些错误并显示

  • dependsOn
    运行依赖,运行该task前会运行这些依赖的task,如果想要他们按顺序运行,需要显式声明dependsOrder

  • 其他选型
    看到还有可以重定义当前路径等很多详细的功能。

tasks.json文件配置:

{
    "version": "2.0.0",
    "tasks": [
        {
            "label": "prerun",
            "type": "shell",
            "command": "source ./devel/setup.zsh && export ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311/ "
        },
        {
            "label": "catkin build",
            "type": "shell",
            "command": "catkin",
            "args": [
                "build",
                "-DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug"
            ],
            "group": {
                "kind": "build",
                "isDefault": true
            },
            "presentation": {
                "reveal": "always"
            },
            "problemMatcher": "$msCompile"
        },
        {
            "label": "catkin clean",
            "type": "shell",
            "command": "catkin",
            "args": [
                "clean",
                "-y"
            ],
            "group": {
                "kind": "build",
                "isDefault": true
            },
            "presentation": {
                "reveal": "always"
            },
            "problemMatcher": "$msCompile"
        },
        {
            "label": "ccb",
            "dependsOrder": "sequence",
            "dependsOn": [
                "catkin clean",
                "catkin build"
            ],
            "problemMatcher": [
                "$msCompile"
            ]
        }
    ]
}

2.3 debug配置

主要是配置launch.json,这里只介绍几个常用参数,详细请参考VSCode中关于Debugging的介绍

  • name
    任务的名字,该名字会在VSCode的Debug中显示,用户可选择需要调试的任务。
    如何配置VSCode来调试ROS节点_第2张图片

  • tpye
    调试器名称。

  • request
    launchattach两种方式,前者直接运行,后者将程序绑定到之前启动的程序

  • program
    这里需要写生成的二进制路径

  • args
    传进去的参数,这里分为ROS参数服务器形式传进去的参数以及以main函数参数传进去的参数,这里介绍的是前者。有兴趣可以Google一下。

  • stopAtEntry
    是否在运行前暂停

  • cwd
    设置当前路径,如果程序中用的是相对路径,则需要设置该参数为当前路径。

  • environment
    环境变量设置

  • externalConsole
    是否启动外部终端(默认是用集成终端)

  • preLaunchTask
    在启动前启动一个task,这个prerun在前面一节有说,主要是设置source当前ROS路径等

  • postDebugTask
    运行完了之后启动的task,节点运行完了进行清理工作

  • MIMode
    调试器名称

  • setupCommands
    是给gdb的参数

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "cloud_node",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            "program": "${workspaceFolder}/devel/.private/rslidar_pointcloud/lib/rslidar_pointcloud/cloud_node",
            "args": [
                "_model:=RS16",
                "_resolution_type:=1.0cm"
            ],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [],
            "externalConsole": false,
            "preLaunchTask": "prerun",
            "MIMode": "gdb",
            "avoidWindowsConsoleRedirection": true,
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "Enable pretty-printing for gdb",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ]
        }
    ]
}

2.4 多任务调试

根据VSCode中关于Debugging的介绍,可以启动完一个任务后再启动另外一个即可同时debug多个。

写完多个节点后,可以通过compounds来进行配置,但compounds不能确保顺序执行,尝试通过preLaunchTask延时2秒启动来实现顺序执行,但preLaunchTask任务启动的终端跟节点启动的终端不是同一个。

"compounds": [
  {
      "name": "rslidar",
      "configurations": [
          "rslidar_node",
          "cloud_node",
          "rviz_node"
      ]
  }
]

另外还有一个问题是,不知道怎么确保同一个程序下次运行还用同一个终端,现在是会新建一个终端,每次重启就新建一个,多次之后就一堆要自己删。

todo feature

  • 集成其他好用的外部调试器:Debugger Extension
  • 条件断点在VSCode中关于Debugging的介绍中有介绍
  • 在同一个终端启动名字相同的节点。

参考

  • https://blog.csdn.net/weixin_35695879/article/details/85254422
  • https://answers.ros.org/question/313371/vscode-debug-cpp-ros-node/

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