ROS学习笔记7：话题发布与订阅（实践作业）

前言：

        在笔记3中，我们提到ROS的核心是分布式通信机制，基本通信方式分为话题通信机制（异步通信机制）、服务通信机制（同步通信机制）和参数管理机制三大类，本节介绍话题通信机制。

一、发布者Publisher的编程实现：

1.实现目标：通过编程发布速度指令，使小海龟运动。

2.创建功能包：

3.编写publisher（C++实现）：

        如何编写Publisher：

（1）初始化ROS节点，创建名为“Velocity_publisher”的节点；

（2）向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型；

（3）创建消息数据；

（4）循环发布数据。

        代码如下：

/**
 * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist
 */
 
#include 
#include 

int main(int argc, char **argv)
{
	// ROS节点初始化
	ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");//节点名（不允许重复）

	// 创建节点句柄，管理ROS的相关资源
	ros::NodeHandle n;

	// 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
	ros::Publisher turtle_vel_pub = n.advertise("/turtle1/cmd_vel", 10);

	// 设置循环的频率
	ros::Rate loop_rate(10);

	int count = 0;
	while (ros::ok())
	{
	    // 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
		geometry_msgs::Twist vel_msg;
		vel_msg.linear.x = 0.5;
		vel_msg.angular.z = 0.2;

	    // 发布消息
		turtle_vel_pub.publish(vel_msg);
		ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
				vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z);

	    // 按照循环频率延时
	    loop_rate.sleep();
	}

	return 0;
}

4.将上述代码粘贴到功能包"learning_topic"的src目录下：

5.配置CMakeLists.txt中的编译规则：

（1）打开功能包目录下的CMakeLists.txt文件：

（2）加入以下两行代码：

1）add_executable：设置需要编译的代码和生成的可执行文件。第一个参数为期望生成的可执行文件名称，第二个参数为参与编译的源码文件。

2）target_link_libraries：设置链接库。很多功能需要使用系统或第三方的库函数，通过该选项可以配置执行文件链接的库文件。
 

6.编译并运行Publisher：

（1）编译工作空间：

 （2）设置环境变量（相当于刷新一下工作空间）：

（3）编译后的可执行文件位于home/catkin_ws/devel/lib/pkgconfig目录下：

编译前的文件夹：

编译后的文件夹：

 

         velocity_publisher即为编译后的可执行文件。

（4）启动节点管理器：

（5）设置环境变量，打开小乌龟仿真窗口：

（6）设置环境变量，执行程序：

        注意事项：每打开一个节点都需要重新设置工作空间的环境变量，否则会出现找不到工作空间的错误。

二、订阅者Subscriber的编程实现：

1.实现目标：

        订阅者订阅小海龟的pose信息。

2.编写Subscriber（C++实现）：

（1）初始化ROS节点，创建名为“pose_subscriber”的节点；

（2）订阅需要的话题；

（3）循环等待话题消息，接收到消息后进入回调函数；

（4）在回调函数中完成消息处理。

/**
 * 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose
 */
 
#include 
#include "turtlesim/Pose.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
// msg是一个常指针，指向turtlesim::Pose的所用内容
void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg->x, msg->y);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "pose_subscriber");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
    ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose", 10, poseCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

3.将上述代码粘贴到功能包"learning_topic"的src目录下：

4.配置CMakeLists.txt中的编译规则：

5.编译并运行Subscriber：

（这里不再赘述详细过程，直接给出运行结果）

三、话题消息的自定义与使用：

1.实现目标：

        自定义消息类型文件，Publisher发布该消息，Subscriber接收。

2.定义msg文件：

3.为了使用这个自定义的消息类型，需要编译msg文件：

（1）在package.xml中添加功能包依赖：

  

（2）在CMakeLists中添加编译选项：

4. 编写person_publisher和person_subscriber：

（1）person_publisher：

/**
 * 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include 
#include "learning_topic/Person.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    // ROS节点初始化
    ros::init(argc, argv, "person_publisher");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为learning_topic::Person，队列长度10
    ros::Publisher person_info_pub = n.advertise("/person_info", 10);

    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(1);

    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
        // 初始化learning_topic::Person类型的消息
    	learning_topic::Person person_msg;
		person_msg.name = "Tom";
		person_msg.age  = 18;
		person_msg.sex  = learning_topic::Person::male;

        // 发布消息
		person_info_pub.publish(person_msg);

       	ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
				  person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);

        // 按照循环频率延时
        loop_rate.sleep();
    }

    return 0;
}

（2）person_subscriber：

/**
 * 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include 
#include "learning_topic/Person.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_topic::Person::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
			 msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "person_subscriber");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
    ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

4.将上述代码粘贴到功能包"learning_topic"的src目录下：

5.配置CMakeLists.txt中的编译规则：

6.编译并运行：