ROS总结一，catkin,package,CMakeList,Topic,node

ROS系统学习已经有几周了，但是感觉学的效率有点低。不过还是要把总结先写了，以尽快进入下一阶段学习。

PS:这篇总结主要是根据MOOC网中科院老师的讲义来的。
推荐学习，网址：https://www.icourse163.org/learn/ISCAS-1002580008?tid=1002759011#/learn/content?type=detail&id=1003899799&cid=1004769692

1. catkin编译系统
   catkin的诞生是为了替代rosbuild

   一个Catkin的软件包（ package） 必须要包括两个文件：

   package.xml: 包括了package的描述信息
   name, description, version, maintainer(s), license
   opt. authors, url’s, dependencies, plugins, etc…

   CMakeLists.txt: 构建package所需的CMake文件
   调用Catkin的函数/宏
   解析 package.xml
   找到其他依赖的catkin软件包
   将本软件包添加到环境变量
   
   catkin的编译指令为catkin_make。catkin_make一般在创建包之后使用，它可以帮你写好部分CMakeLists和package.xml的内容，所以每一次包的内容修改之后就catkin_make一下。就像编完代码要运行之前必须先编译。catkin_make也可以有一些参数如下：

   catkin_make [args]
   -h, --help 帮助信息
   -C DIRECTORY, --directory DIRECTORY 工作空间的路径 (默认为 ‘.’)
   –source SOURCE src的路径 (默认为’workspace_base/src’)
   –build BUILD build的路径 (默认为’workspace_base/build’)
   –use-ninja 用ninja取代make
   –use-nmake 用nmake取’make
   –force-cmake 强制cmake， 即使已经cmake过
   –no-color 禁止彩色输出(只对catkin_make和CMake生效)
   –pkg PKG [PKG …] 只对某个PKG进行make
   –only-pkg-with-deps ONLY_PKG_WITH_DEPS [ONLY_PKG_WITH_DEPS …]
   将指定的package列入白名单CATKIN_WHITELIST_PACKAGES，
   之编译白名单里的package。 该环境变量存在于CMakeCache.txt。
   –cmake-args [CMAKE_ARGS [CMAKE_ARGS …]]
   传给CMake的参数
   –make-args [MAKE_ARGS [MAKE_ARGS …]]
   传给Make的参数
   –override-build-tool-check
   用来覆盖由于不同编译工具产生的错误

2. catkin工作空间结构介绍

   catkin工作空间的结构,它包括了 src 、 build 、 devel 三个路径， 在
   有些编译选项下也可能包括其他。 但这三个文件夹是catkin编译系统默认的。 它们的具体作用
   如下：
   src/: ROS的catkin软件包（ 源代码包）
   build/: catkin（ CMake） 的缓存信息和中间文件
   devel/: 生成的目标文件（ 包括头文件， 动态链接库， 静态链接库， 可执行文件等） 、 环境变量。
   下图是catkin编译工作流程。
   
   build和devel文件夹是Catkin自动编译生成的。而src文件夹则是主要用到的，我们写的ROS程序和源代码包都放在这个文件夹。如下图所示：
   
   下载tree工具包可以看到以下结构图：
   

3. Package软件包
   应该说Package包是ROS的基本单元，任何语言程序都需要放到包中，因为包是编译的基本单元。一个package的常见文件如下：
   
   其中定义package的是 CMakeLists.txt 和 package.xml ， 这两个文件是package中必不可少的。 catkin编译系统在编译前， 首先就要解析这两个文件。 这两个文件就定义了一个package。
   CMakeLists.txt: 定义package的包名、 依赖、 源文件、 目标文件等编译规则， 是package
   不可少的成分
   package.xml: 描述package的包名、 版本号、 作者、 依赖等信息， 是package不可少的成
   分 src
   /: 存放ROS的源代码， 包括C++的源码和(.cpp)以及Python的module(.py)
   include/: 存放C++源码对应的头文件
   scripts/: 存放可执行脚本， 例如shell脚本(.sh)、 Python脚本(.py)
   msg/: 存放自定义格式的消息(.msg)
   srv/: 存放自定义格式的服务(.srv)
   models/: 存放机器人或仿真场景的3D模型(.sda, .stl, .dae等)
   urdf/: 存放机器人的模型描述(.urdf或.xacro)
   launch/: 存放launch文件(.launch或.xml)

• 创建Package
  Package需要在catkin/src的文件夹下创建，可以用catkin_creat_pkg命令。指令如下：
  catkin_create_pkg package depends(依赖的包名)
• package相关命令
  

4. CMakeLists
   
5. Package.xml
   

6.Node & Master
node 是ROS的最小进程单元，一个软件包里可以有多个可执行文件， 可执行文件在运行之后就成了一个进程(process)， 这个进程在ROS中就叫做节点。
master在整个网络通信架构里相当于管理中心， 管理着各个node。 node首先在master处进行注册， 之后master会将该node纳入整个ROS程序中。node之间的通信也是先由master进行“牵线”， 才能两两的进行点对点通信。 当ROS程序启动时， 第一步首先启动master， 由节点管理器处理依次启动node。
$roscore指令可以启动ROS master ,rosout ,parameter serve。

• rosnode
  

• launch
  

  

7. Topic
   ROS中的通信方式中， topic是常用的一种。 对于实时性、 周期性的消息， 使用topic来传输是
   最佳的选择。 topic是一种点对点的单向通信方式， 这里的“点”指的是node， 也就是说node之
   间可以通过topic方式来传递信息。 topic要经历下面几步的初始化过程： 首先， publisher节点
   和subscriber节点都要到节点管理器进行注册， 然后publisher会发布topic， subscriber在
   master的指挥下会订阅该topic， 从而建立起sub-pub之间的通信。 注意整个过程是单向的。 其
   结构示意图如下：

• 通信实例