ROS话题通信章节总结

ROS话题通信章节总结

---

目录

 

ROS话题通信章节总结

前言

一、理论模型

1.Talker注册

2.Listener注册

3.ROS Master实现信息匹配

4.Listener向Talker发送请求

5.Talker确认请求

6.Listener与Talker件里连接

7.Talker向Listener发送消息

二、话题通信基本操作（C++）

1.发布方实现

CMakeList.TXT文件修改

2.订阅方实现

CMakeList.TXT文件修改

三、话题通信基本操作（Python）

1.发布方实现

CMakeList.TXT文件修改

2.发布方实现

CMakeList.TXT文件修改

---

前言

---

一、理论模型

• 话题通信实现模型是比较复杂的，该模型如下图所示,该模型中涉及到三个角色:

• ROS Master (管理者)
• Talker (发布者)
• Listener (订阅者)
• 
• ROS Master 负责保管 Talker 和 Listener 注册的信息，并匹配话题相同的 Talker 与 Listener，帮助 Talker 与 Listener 建立连接，连接建立后，Talker 可以发布消息，且发布的消息会被 Listener 订阅。

• 整个流程由以下步骤实现：

• 1.Talker注册

• Talker启动后，会通过RPC在 ROS Master 中注册自身信息，其中包含所发布消息的话题名称。ROS Master 会将节点的注册信息加入到注册表中。

• 2.Listener注册

• Listener启动后，也会通过RPC在 ROS Master 中注册自身信息，包含需要订阅消息的话题名。ROS Master 会将节点的注册信息加入到注册表中。

• 3.ROS Master实现信息匹配

• ROS Master 会根据注册表中的信息匹配Talker 和 Listener，并通过 RPC 向 Listener 发送 Talker 的 RPC 地址信息。

• 4.Listener向Talker发送请求

• Listener 根据接收到的 RPC 地址，通过 RPC 向 Talker 发送连接请求，传输订阅的话题名称、消息类型以及通信协议(TCP/UDP)。

• 5.Talker确认请求

• Talker 接收到 Listener 的请求后，也是通过 RPC 向 Listener 确认连接信息，并发送自身的 TCP 地址信息。

• 6.Listener与Talker件里连接

• Listener 根据步骤4 返回的消息使用 TCP 与 Talker 建立网络连接。

• 7.Talker向Listener发送消息

• 连接建立后，Talker 开始向 Listener 发布消息。

注意1:上述实现流程中，前五步使用的 RPC协议，最后两步使用的是 TCP 协议

注意2: Talker 与 Listener 的启动无先后顺序要求

注意3: Talker 与 Listener 都可以有多个

注意4: Talker 与 Listener 连接建立后，不再需要 ROS Master。也即，即便关闭ROS Master，Talker 与 Listern 照常通信。

二、话题通信基本操作（C++）

• 1.发布方实现

• 基本流程：

pub C++

• 1.include ros(包含ros的头文件）

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include 

• 2.ros_node init（ros节点初始化）

ros::init(argc,argv,"node_name");
//参数1与参数2 后期为节点传值使用
//参数3为节点名称(可随意取名)，于rqt_graph命令中清晰查看节点信息

• 3.create node_handle（ros句柄创建）

ros::NodeHandle nh;//该类中封装了一些常用的ros功能

• 4.create pub（创建发布者对象）

ros::Publisher pub = nh.advertise("topic",10);
//参数1为要发布到的话题（话题名称可随意）
//参数2为队列中保存的消息数，超出此阈值的，先进的先销毁

• 5.write pub data,output data（组织被被发布的数据，并编写发布的数据）
• 5-1.pub data write（数据动态）

std_msgs::String msg;//

• 5-2.output speed set (输出频率设置）

ros::Rate rate(0.5);
//参数:每秒输出n次
//上述代码实现每0.5秒输出一次日志

• 5-3.number set（输出次数计数）

int count = 0;

• 5-4.while(输出循环) 

while(ros::ok())
    {   
        //使用stringstream拼接字符串与编号
        count++;
        std::stringstream ss;
        ss << "hello --->" << count;//1.把"hello --->"这串字符送入输入流，2.把count计数编号输入输入流
        msg.data = ss.str();//把输入流中的统一为字符类型
        
        pub.publish(msg); //发布消息
        
        //添加日志
        ROS_INFO("PUB DATA:%s",ss.str().c_str());
             
        //根据前面制定的发送频率自动休眠 休眠时间 = 1/频率
        rate.sleep();
        
        //暂时无作用（官方推荐）
        ros::spinOnce();
    }

  

//为了防止中文乱码可于mian函数开头添加一句setlocale(LC_ALL,"");

 

CMakeList.TXT文件修改

//136行
//demo01_pub和demo01_pub.cpp分别为两个需要配置的参数，为.C文件映射的名称
add_executable(demo01_pub src/demo01_pub.cpp)

//154行
//demo01_pub为需要配置的参数，一般与文件名一致
target_link_libraries(demo01_pub
  ${catkin_LIBRARIES}
)

 

• 2.订阅方实现

• 基本流程：

sub C++

 

• 1.include ros（包含ros头文件）

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
#include 

• 2.ros_node init（ros节点初始化）

ros::init(argc,argv,"node_name");
//参数1与参数2 后期为节点传值使用
//参数3为节点名称(可随意取名)，于rqt_graph命令中清晰查看节点信息

• 3.create node_handle（创建句柄）

ros::NodeHandle nh;//该类中封装了一些常用的ros功能

• 4.create sub （创建订阅者对象）

ros::Subscriber sub = nh.subscribe("topic_name",10,doMsg);
参数1为话题名称
参数2为队列中保存消息数
参数3为回调函数

//回调函数：
void doMsg(const std_msgs::String::ConstPtr &msg)
{   
    ROS_INFO("SUB DATA:%s",msg->data.c_str());
}

• 注意：发布方与订阅方话题名称需要相同，否则无法进行话题通信
• 5.solve sub data（处理发布者数据）
• 6.spain del （回调函数）

ros::spin();//spin : back to doMsg

setlocale(LC_ALL,"");//防止中文乱码

CMakeList.TXT文件修改

//138行
//demo02_2ub和demo02_sub.cpp分别为两个需要配置的参数，为.C文件映射的名称
add_executable(demo02_sub src/demo02_sub.cpp)

//157行
//demo02_sub为需要配置的参数，一般与文件名一致
target_link_libraries(demo2_sub
  ${catkin_LIBRARIES}
)

实现运行：

于工作空间下：
$ source ./devel/setup.bash
$ rosrun plumbing_pub_sub demo01_pub
实现发布方

新开一个terminal窗口
$ source ./devel/setup.bash
$ rosrun plumbing_pub_sub demo02_sub
实现订阅方

三、话题通信基本操作（Python）

• 1.发布方实现

• 基本流程：

pub Python

 

• 1.import rospy（导入ros包）
• 2.ros_node init（ros节点初始化）
• 3.create pub（创建发布者对象）
• 4.wirte pub date and output data（组织被被发布的数据，并编写发布的数据）
• 因为Python代码实现较为简单，原理上的东西就不重复说，这里主要说一下用到的函数中的参数
• Python代码实现发布方如下

#! /usr/bin/env python
#1.import ros
import rospy
from std_msgs.msg import String #data class

if __name__ == "__main__":
    #2.ros_node init
    rospy.init_node("zhangsan")//参数1：节点名
    #3.create pub
    pub = rospy.Publisher("car",String,queue_size=10)
    #参数1：话题名称
    #参数2："msgs.data class" （发布数据的数据类型）            
    #参数3：队列中保存消息数
    #4.wirte pub date and output data
    #4-1create data
    msg = String()
    #4-2set rate 
    rate = rospy.Rate(1)
    #4-3set number
    count = 0
    #4-4while 
    rospy.sleep(3)#一开始先休眠3秒
    while not rospy.is_shutdown():
        count += 1
        msg.data = "hello" +str(count)
        #output data
        pub.publish(msg)
        rospy.loginfo("pub data:%s",msg.data)
        rate.sleep()

CMakeList.TXT文件修改

#176行
并且.py因为在linux操作系统中没有可执行权限，还需在scripts（就是放.py文件的文件夹，一般于功能包目录下创建，与src目录平行）目录下添加：
$ chmod +x *.py

catkin_install_python(PROGRAMS
  scripts/demo01_pub_p.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

• 2.发布方实现

• 基本流程：

sub Python

• 1.import rospy（导入ros包）
• 2.ros_node init（ros节点初始化）
• 3.create sub（创建订阅者对象）
• 4.back del （编写回调函数）
• 5.spin()
• 代码如下:

#! /usr/bin/env python
#1.import ros
import rospy
from std_msgs.msg import String #data class

#4.back del：（回调函数的编写）
def doMsg(msg):
    rospy.loginfo("sub data:%s",msg.data)

if __name__ == "__main__":
    #2.ros_node init
    rospy.init_node("huahua")#参数1.节点名称
    #3.create sub
    sub = rospy.Subscriber("car",String,doMsg,queue_size=10)
    #参数1.topic_name, （话题名称）
    #参数2.data_class, （接收到的数据类型）
    #参数3.callback=None（回调函数）
    #参数4.que_size（队列可容纳的数据的长度）
    #5.spin()
    rospy.spin()

CMakeList.TXT文件修改

#176行
并且.py因为在linux操作系统中没有可执行权限，还需在scripts（就是放.py文件的文件夹，一般于功能包目录下创建，与src目录平行）目录下添加：
$ chmod +x *.py

catkin_install_python(PROGRAMS
  scripts/demo02_sub_p.py
  DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

到此实现C++和Python的话题通信