无人驾驶笔记系列（三）：深入理解Apollo Cyber RT

无人驾驶笔记系列（三）：深入理解 Apollo Cyber RT之订阅、发布

apollo 在3.5版本之前采用ros的框架，因此，CyberRT 中同样有大量的ROS的影子。Writer、Reader就是最典型的例子。下面我将会采用从node(节点)、Writer(发布者)、Reader(订阅者)三个方面，和ROS逐一比较分析说明两者间的异同。

节点

在CyberRT框架下，node是最基础的单元。在创建writer,reader等均需要连接到一个node上。
在cyberRT中创建方法如下：

std::unique_ptr<Node> apollo::cyber::CreateNode(const std::string& node_name, const std::string& name_space = "");

参数：

• node_name：node 的名称，必须保证全局是唯一的，不能重名
• name_space：node 所在的命名空间。主要用来防止node_name发生冲突。name_space默认为空，加入命名空间后，node的name 变成　/namespace/node_name
• return value：node的独占智能指针

在cyber::Init()还未执行前，系统还处于未初始化状态，没法创建node,会直接返回nullptr

发布者

writer 是CyberRT中，用来发布消息最基本的方法。每个writer对应一个特定消息类型的channel。writer可以通过Node类中的 CreateWriter接口创建。具体如下：

template <typename MessageT>
   auto CreateWriter(const std::string& channel_name)
       -> std::shared_ptr<Writer<MessageT>>;
template <typename MessageT>
   auto CreateWriter(const proto::RoleAttributes& role_attr)
       -> std::shared_ptr<Writer<MessageT>>;

参数：

• channel_name：字面意思，就是该writer对应的channel_name
• MessageT：写入的消息类型
• return value：std::shared_ptr>

订阅者

reader是接收消息最基础的方法。reader必须绑定一个回调函数。当channel中的消息到达后，回调会被调用。
reader 可以通过Node类中 CreateReader接口创建。具体如下：

   template <typename MessageT>
   auto CreateReader(const std::string& channel_name, const std::function<void(const std::shared_ptr<MessageT>&)>& reader_func)
       -> std::shared_ptr<Reader<MessageT>>;
       
   template <typename MessageT>
   auto CreateReader(const ReaderConfig& config,
                     const CallbackFunc<MessageT>& reader_func = nullptr)
       -> std::shared_ptr<cyber::Reader<MessageT>>;
   
   template <typename MessageT>
   auto CreateReader(const proto::RoleAttributes& role_attr,
                     const CallbackFunc<MessageT>& reader_func = nullptr)
   -> std::shared_ptr<cyber::Reader<MessageT>>;

参数：

• channel_name：字面意思，就是该reader对应的channel_name
• MessageT：读取的消息类型
• reader_func：回调函数
• return value：std::shared_ptr>

举个栗子

proto（cyber/examples/proto/examples.proto）消息类型

syntax = "proto2";

package apollo.cyber.examples.proto;

message SamplesTest1 {
     
    optional string class_name = 1;
    optional string case_name = 2;
};

message Chatter {
     
    optional uint64 timestamp = 1;
    optional uint64 lidar_timestamp = 2;
    optional uint64 seq = 3;
    optional bytes content = 4;
};

message Driver {
     
    optional string content = 1;
    optional uint64 msg_id = 2;
    optional uint64 timestamp = 3;
};

Talker (cyber/examples/talker.cc)

#include "cyber/cyber.h"
#include "cyber/proto/chatter.pb.h"
#include "cyber/time/rate.h"
#include "cyber/time/time.h"
using apollo::cyber::Rate;
using apollo::cyber::Time;
using apollo::cyber::proto::Chatter;
int main(int argc, char *argv[]) {
     
  // cyber初始化
  apollo::cyber::Init(argv[0]);
  // 创建 node
  std::shared_ptr<apollo::cyber::Node> talker_node(apollo::cyber::CreateNode("talker"));
  // 创建发布者
  auto talker = talker_node->CreateWriter<Chatter>("channel/chatter");
  //　发布频率
  Rate rate(1.0);
  while (apollo::cyber::OK()) {
     
    static uint64_t seq = 0;
    //构造消息
    auto msg = std::make_shared<apollo::cyber::proto::Chatter>();
    msg->set_timestamp(Time::Now().ToNanosecond());
    msg->set_lidar_timestamp(Time::Now().ToNanosecond());
    msg->set_seq(seq++);
    msg->set_content("Hello, apollo!");
    //发布消息
    talker->Write(msg);
    AINFO << "talker sent a message!";
    //延时等待
    rate.Sleep();
  }
  return 0;
}

Listener (cyber/examples/listener.cc)

#include "cyber/cyber.h"
#include "cyber/proto/chatter.pb.h"
//回调函数
void MessageCallback(
    const std::shared_ptr<apollo::cyber::proto::Chatter>& msg) {
     
  AINFO << "Received message seq-> " << msg->seq();
  AINFO << "msgcontent->" << msg->content();
}

int main(int argc, char *argv[]) {
     
  // 初始化cyber
  apollo::cyber::Init(argv[0]);  
  // 创建node
  auto listener_node = apollo::cyber::CreateNode("listener");
  // 创建 listener
  auto listener =listener_node->CreateReader<apollo::cyber::proto::Chatter>("channel/chatter", MessageCallback);
  //阻塞
  apollo::cyber::WaitForShutdown();
  return 0;
}

Bazel BUILD file(cyber/samples/BUILD)

# 编译生成bin文件
cc_binary(
    name = "talker",
    srcs = [ "talker.cc", ],
    deps = [
        "//cyber",
        "//cyber/examples/proto:examples_cc_proto",
    ],
)

cc_binary(
    name = "listener",
    srcs = [ "listener.cc", ],
    deps = [
        "//cyber",
        "//cyber/examples/proto:examples_cc_proto",
    ],
)

编译会生成二进制的可执行文件

Bazel BUILD file(cyber/samples/proto/BUILD)

package(default_visibility = ["//visibility:public"])

cc_proto_library(
    name = "examples_cc_proto",
    deps = [
        ":examples_proto",
    ],
)

proto_library(
    name = "examples_proto",
    srcs = [
        "examples.proto",
    ],
)

消息类型也必须编译生成c++可用的库文件，上式中均调用了该库

运行一下

• 编译: bazel build cyber/examples/…
• 运行 在不同的两个终端运行talker/listener:
  • ./bazel-bin/cyber/examples/talker
  • ./bazel-bin/cyber/examples/listener

总结

未完待续

跋

以上分析只是从使用的角度来分析CyberRT架构，后续在时间允许的情况下，计划用10篇左右的篇幅详解一下通信机制，apollo主要采用了fastrtps，这是个非常复杂的话题，先立个flag吧。