【ROS总结】点激光扫描仪数据发布（驱动编写）

前言

  在使用ROS的过程中，不可避免的会遇到要自己手动编写驱动、节点、行为库、服务、消息等内容，尤其是需要一些传感器，而所需传感器没有相关ROS驱动时，下面将讲述的是在使用的传感器中，没有ROS驱动时，我们将如何使用该传感器。

 

  在接下来的博客中将根据本身经验来编写一些ROS相关内容，权当是作为记忆来分享。

ROS驱动——点激光扫描仪

  下面将讲述使用ROS官方未有的传感器来作为样例，我使用的是莱旭光电的CHT-10点激光传感器作为 介绍，首先这款传感器通信协议部分比较简单，基本上打开串口就可以读出数据，在将数据进行转换就可以得到想要的距离，比较方便，免去复杂的部分，对教程也有帮助，毕竟教程主要讲述的是ROS驱动部分。

  相关ROS驱动代码可以在github上找到进行下载：https://github.com/Playfish/cht10_node

  CHT-10是点激光，扫描范围是0.05-10m，真实的应该是0.15-10m，10m未测试，不过0.15盲区还是有的。

  下图是CHT-10的通信协议部分介绍：

  可以看到想要的数据在9~12位（四字节），得到的数据需要除以1000才能得到真实的距离（米），ROS消息中基本单位是米。

消息选定

  关于选择什么消息作为该传感器的ROS消息，这个相对来说不是很重要，不过作为通用项来说，尽量向通用靠近（即使用ROS官方消息定义，而不是自己定义消息）。目前激光消息的话，有两个选择，第一个是sensor_msgs/LaserScan消息类型，不过该消息类型适合有角度的传感器，即180°或360°的2D雷达或激光，而目前使用的激光是单点类型，和激光笔差不多，只有一个点，那么可以选择sensor_msgs/Range消息类型，该消息类型适用于超声波传感器、红外传感器单点类型，CHT-10就用这个类型。

关于该消息：可以查看sensor_msgs/Range

准备工作

  传感器选型选定、通信消息选定，那么接下来还需要做：

• Frame_id：Frame在ROS中作用至关重要，消息将和TF绑定才可以读取数据，在这里作为通用可配置，暂定内容为：laser，用户可自定义设置（通过ROS Parameters设置）。
• 串口：避免和其他传感器串口冲突，因此在这里预留出一个串口设置参数，用户可以自定义设置（通过ROS Parameters设置）。
• 话题：消息内容需要通过话题发布，并且话题需要唯一，不然容易崩溃，在这里选择话题为“range”

  当然以上部分可以不考虑，这个是作为通用型需要考虑的，暂时可以先忘记以上部分，下面开启代码部分

测试代码编写

  在这部分，主要先编写测试代码，如果测试代码无问题，就可以写到node中，测试代码和ROS无关系，只是通过串口读取数据，并且在终端显示出来，整体思路如下：

  传感器选择 -> 测试程序测试（类似串口助手） -> ROS node绑定（将测试程序读取部分加入到ROS中） -> 将node加入到nodelet中封装

  下面是测试程序部分，也可以在cht10_node/test中找到，名为test_cht10.cpp：

#include 
#include 
#include 

#include 
#include 
#define BUFSIZE 17

int main(int argc, char** argv){
  cht10_seiral_func::Cht10Driver cht10driver_;

  std::string serialNumber_;
  serialNumber_ = "/dev/ttyUSB0";
  int baudRate_ = 115200;

  std::stringstream ostream;
  int fd, len, rcv_cnt;
  bool success_flag;
  char buf[40], temp_buf[BUFSIZE],result_buf[BUFSIZE];
  int laser_data=0;
  char data_buf[4];
  rcv_cnt = 0;
  success_flag = false;
  memset(buf, 0xba, sizeof(buf));
  memset(temp_buf, 0xba, sizeof(temp_buf));
  memset(result_buf, 0xba, sizeof(result_buf));

  fd = open(serialNumber_.c_str(), O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY );
  if(fd < 0){
    std::cout<<"Open Serial: "<0){
      for(int i = 0; i < len; i++){
        if(rcv_cnt<=BUFSIZE){  
          result_buf[rcv_cnt++] = buf[i];
          if(rcv_cnt == BUFSIZE){
            success_flag = true;
          }
        }//end if
        else{
          /****
          *  checkout received data
          */
//          std::cout<<"Received data, with :[";
//          for(int j=0;j

  我将串口部分封装成一个类名为Cht10Driver，该类包含串口读/写部分、初始化。

  通过使用catkin_make可以得到一个名为test_cht10的可执行文件，使用./test_cht10可以运行，将CHT-10插入到电脑上，并且电脑只有一个ttyUSB0，就可以读取数据，数据将显示为sensor data: 传感器毫米数据， Distance: 传感器米数据。

ROS驱动编写

  上部分讲述了测试程序编写，主要作用是通过串口读取传感器数据，那么得到传感器数据之后，就可以将传感器数据填充到ROS消息中，然后通过话题形式发布出去，如下是将传感器数据填充到ROS消息并封装成nodelet类的主要部分：

  完整代码可以查看： cht10_node.cpp

/**
 * @file /Cht10_serial_func/src/Cht10_serial_func.cpp
 *
 * @brief Implementation for dirver with read data from Cht10 nodelet
 *
 * @author Carl
 *
 **/

/*****************************************************************************
 ** Includes
 *****************************************************************************/
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include   
#include   
#include 
#include 


namespace cht10_seiral_func{

class Cht10Func : public nodelet::Nodelet{
#define BUFSIZE 17
#define SCALE 1000

public:
  Cht10Func() : shutdown_requested_(false),serialNumber_("/dev/USB0"),frame_id("laser"){}

  ~Cht10Func(){
    NODELET_DEBUG_STREAM("Waiting for update thread to finish.");
    shutdown_requested_ = true;
    update_thread_.join();
  }

  virtual void onInit(){

    ros::NodeHandle nh = this->getPrivateNodeHandle();
    std::string name = nh.getUnresolvedNamespace();
    nh.getParam("serialNumber", serialNumber_);
    nh.getParam("baudRate", baudRate_);
    nh.getParam("frame_id", frame_id);
    rcv_cnt = 0;
    success_flag = 0;

    fd = open(serialNumber_.c_str(), O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY );
    if(fd < 0){
      ROS_ERROR_STREAM("Open Serial: "<("range",100);
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    memset(temp_buf, 0, sizeof(temp_buf));
    memset(result_buf, 0, sizeof(result_buf));
    Cht10driver_.UART0_Init(fd,baudRate_,0,8,1,'N');
    ROS_INFO_STREAM("Open serial: ["<< serialNumber_.c_str() <<" ] successful, with idex: "< range_msg.max_range){
      final_range = std::numeric_limits::infinity();
    }else if(nodes < range_msg.min_range){
      final_range = -std::numeric_limits::infinity();
    }else{
      final_range = nodes;
    }
    range_msg.header.stamp = start;
    range_msg.header.seq = countSeq;
    range_msg.range = final_range;
    scan_pub.publish(range_msg);

  }

  bool get_scan_data(){
    len = Cht10driver_.UART0_Recv(fd, buf,40);
    if(len>0){
      for(int i = 0; i < len; i++){
        if(rcv_cnt<=BUFSIZE){  
          result_buf[rcv_cnt++] = buf[i];
          if(rcv_cnt == BUFSIZE){
            success_flag = true;
          }
        }//end if
        else{
          /****
          *  checkout received data
          */
          success_flag = false;
           for(int count = 0; count < 4; count++){
            data_buf[count] = result_buf[9+count];
          }
          sscanf(data_buf, "%x", &laser_data);
          
          //std::cout<<"sensor data:"<

  其中 get_scan_data()函数，就是测试代码内容，得到数据后将数据发送到publish_scan()函数中，就可以发布传感器数据了。

 

测试

  代码完成后，按照格式进行编写CMakeList、package文件，运行catkin_make就可以得到名为cht10_node.so动态库，运行launch文件即可加载，命令如下：

roslaunch cht10_node standalone.launch

  如果一切成才，运行rostopic list 可以得到/range话题。

  使用rostopic echo /range就可以得到传感器的ROS消息内容，包括传感器距离。

 或者直接运行

roslaunch cht10_node view_range.launch

 就可以看到图形化形式为传感器数据。