ROS系统基础知识梳理（二）节点通信

ros基础知识梳理（二）——节点通信

publisher and subscriber

ros节点之间的基础通信方式，不同节点之间分别饰演publisher和subscriber的角色，由publisher发布某话题的通信消息，各个订阅了该话题的subscriber接收发布者发布的数据，以此实现节点之间的通信。

publisher编写流程

1. 初始化publisher节点。
2. 创建ros节点句柄；创建的第一个句柄将初始化整个节点，删除的最后一个句柄将释放节点所占用的所有资源。
3. 通知topic master话题管理器，该节点将要发布话题的名称，数据类型，以及缓区大小，未来及被接受的数据将被自动抛弃。
4. 调用rate函数，设置节点消息的发布频率。
5. 进入发布话题消息循环，发布数据。
6. 调用sleep函数实现对发布频率的把控。

subscriber编写流程

1. 初始化subscriber节点。
2. 创建ros节点句柄。
3. 在topic master上订阅需要的topic，当有消息发布时，执行相应的回调函数。

#例程
# publisher.py
import rospy
from std_msgs.msg import String

def talker():
    rospy.init_node('publisher', anonymous=True)
    pub = rospy.Publisher('chatter', String, queue_size=10)
    rate = rospy.Rate(10) # 10hz
    while not rospy.is_shutdown():
        hello_str = "hello world %s" % rospy.get_time()
        rospy.loginfo(hello_str)
        pub.publish(hello_str)
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        talker()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

#subscriber.py
import rospy
from std_msgs.msg import String

def callback(data):
    rospy.loginfo(rospy.get_caller_id() + 'I heard %s', data.data)

def subscriber():
    rospy.init_node('subscriber', anonymous=True)

    rospy.Subscriber('chatter', String, callback)

    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    subscriber()

service and client

在使用service和client通信时，应先定义参数及返回值类型，并编写相应的msg和srv文件。

service 编写流程

1. 编写服务函数，函数内容为该服务所提供的功能。
2. 主函数，初始化节点。
3. 建立节点句柄。
4. 在ros内发布服务，等待其他节点调用。

client 编写流程

1. 初始化节点，并创建节点句柄。
2. 为调用的service创建client对象，用于调用srv函数。
3. 按照srv格式整理好要处理的数据，并调用srv函数，存储好返回结果。

注：service调用过程为模态过程，在调用时会阻断其他代码的执行，调用完成，client.call将返回True，反之则返回False。

//例程
//service

 #include "ros/ros.h"
 #include "beginner_tutorials/AddTwoInts.h"
 
 bool add(beginner_tutorials::AddTwoInts::Request  &req,
          beginner_tutorials::AddTwoInts::Response &res)
 {
   res.sum = req.a + req.b;
   ROS_INFO("request: x=%ld, y=%ld", (long int)req.a, (long int)req.b);
   ROS_INFO("sending back response: [%ld]", (long int)res.sum);
   return true;
 }
 
 int main(int argc, char **argv)
 {
   ros::init(argc, argv, "add_two_ints_server");
   ros::NodeHandle n;
 
   ros::ServiceServer service = n.advertiseService("add_two_ints", add);
   ROS_INFO("Ready to add two ints.");
   ros::spin();
 
   return 0;
 }

//client

#include "ros/ros.h"
 #include "beginner_tutorials/AddTwoInts.h"
 #include 
 
 int main(int argc, char **argv)
 {
   ros::init(argc, argv, "add_two_ints_client");
   if (argc != 3)
   {
     ROS_INFO("usage: add_two_ints_client X Y");
     return 1;
   }
 
   ros::NodeHandle n;
   ros::ServiceClient client = n.serviceClient("add_two_ints");
   beginner_tutorials::AddTwoInts srv;
   srv.request.a = atoll(argv[1]);
   srv.request.b = atoll(argv[2]);
   if (client.call(srv))
   {
     ROS_INFO("Sum: %ld", (long int)srv.response.sum);
   }
   else
   {
     ROS_ERROR("Failed to call service add_two_ints");
     return 1;
   }
 
   return 0;
 }

通信过程中的函数解析（c++）

1. n.advertise<>()函数
   　　例句：ros::Publisher chatter_pub = n.advertise("chatter", 1000);
   　　n–句柄名称，advertise()函数接受两个参数，第一个参数为要发布的topic名称，第二个参数为设置缓冲区的大小。<>内部为topic发布的数据类型。
   　　advertise()函数将会告知topic master要发布的话题名称。调用advertise（）函数后，master node将master node将通知订阅该话题的subscriber，然后进行数据传输。
   　　advertise()返回一个Publisher的对象，调用该对象可以再此topic上发布消息。
2. ros::Rate loop_rate(int)函数
   　　ros::Rate类可定制频率的函数，接受一个int型参数，通过调用主函数末尾的上来sleep（）函数，将该参数置为发布频率。
3. pub.publish(msg)函数
   　　 publisher类的成员函数，接受一个消息对象的引用，利用此函数可以将消息对象msg里面的内容发布出去，消息对象msg的类型要和advertise（）函数中标定的消息类型相一致。
4. ros::Rate sleep()函数
   　　与loop_rate()函数成套使用，使程序能按照设定的频率发布数据。
5. n.subscriber()函数
   　　例句：ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
   　　设置subscriber函数，该函数为一个topic生成subscriber，函数接受三个参数，第一个参数设置为订阅话题的名称，第二个参数为接受缓冲区的大小，第三个参数为接收到函数后需操作的调用函数。
6. "beginner_tutorials/AddTwoInts.h"头文件
   　　该头文件在设置srv文件时由ros自动生成，头文件原型为/.h,头文件内定义了该service接收的每个参数的类型以及服务返回值的类型。
7. n.advertiseService()函数
   　　例句：ros::ServiceServer service = n.advertiseService("add_two_ints", add);
   　　设置service函数，该函数将会在ros系统中生成一个service，函数接受两个参数，第一个参数将被设置为service的名称，第二个参数作为该service功能执行函数，供相应的client节点调用。
8. n.serviceClient()函数
   　　例句：ros::ServiceClient client = n.serviceClient("add_two_ints");
   　　设置client函数，该函数将在ros中生成一个client，该函数接受一个服务名作为参数，向ros指明client要调用的服务。
9. ros::ok()函数
   　　该函数会设置一个SIGINT监听，函数返回True，仅当以下四种情况发生时，该函数返回False：
   　　 1. SIGINT被触发（Ctrl+c）
   　　 2.被另一同名节点踢出
   　　 3.函数ros::shutdown（）被程序另一部分调用
   　　 4.程序所有句柄被销毁
10. ros::spin(),ros::spinOnce()函数
    　　ros回调程序，spin（）不会执行原程序，spinOnce()会继续执行原程序