ROS学习笔记（1）：发布者和订阅者

1、ros通信简介

ros的三种通行机制

• topic 话题
  publishers / subscribers
• serve 服务
  services / clients
• action 动作
  action-servers/action-clients

为了确保这种通信机制能够顺利运行，引入了nodes、topic和messages等等的概念，使得这种通信机制更具逻辑性以及便于理解。

在ROS框架下，可以把一个大项目分成若干个小部分，让不同的人去完成，最后通过ROS这个框架，将每个人负责完成的那部分作为一个node，通过在topic上发布和订阅messages，这就实现了各个nodes之间的通信，将各个node连接起来，组合完成这个项目。

2、C++中的类与对象

C++ 中的类（Class）可以看做C语言中结构体（Struct）的升级版。结构体是一种构造类型，可以包含若干成员变量，每个成员变量的类型可以不同；可以通过结构体来定义结构体变量，每个变量拥有相同的性质。

C++ 中的类也是一种构造类型，但是进行了一些扩展，类的成员不但可以是变量，还可以是函数；通过类定义出来的变量也有特定的称呼，叫做“对象”。

3、publishers/subscribers

• 一个node既可以是publishers也可以是subscribers，可以发布topic的信息，也可以订阅topic上的信息
• 一个subscriber只需要知道它要订阅的那个topic的名称，并不需要准确知道是哪一个publisher发布的这个topic
• 一个publisher也只管发布topic的消息就行了，不用管谁会来订阅这个topic上的信息，一个subscriber可以订阅很多个topic上的信息

这个程序用到std_msgs中的消息数据类型和ROS源码，所以创建功能包添加下面两个依赖就足够了

catkin_create_pkg learning_topic roscpp std_msgs

以下是一个publisher节点的代码：

#include  //惯例第一头文件，ROS的源码
#include  //传递的消息类型文件，根据实际需要选择对应的消息类型头文件 
 
//每一个节点只有一个main函数 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
    ros::init(argc, argv, "minimal_publisher2"); // 初始化这个节点， 双引号中的是节点名， 可以通过.launch文件启动时更改节点名（不建议）
    ros::NodeHandle n; 			   // 创建一个与ROS系统对话的pulisher对象（n是随意命名的）
    
    
    //创建一个发布消息类型为std_msgs::Float64的topic（即topic1）的对象（即my_publisher_object）
    //这里定义了发布topic的名称，其他subscribers想要订阅这个topic的信息只需要知道这个topic的名字是topic1就可以了
    //参数1是指queue size，可以理解为通道大小，一般设置为1，即传递的信息是1个接着1个，不是多个齐头并进传输到subscribers处的 
    //话题的对象my_publisher_object（函数），和能被节点识别的话题名topic1
    //发布的消息的数据类型必须和话题的一样
    ros::Publisher my_publisher_object = n.advertise<std_msgs::Float64>("topic1", 1);    
    
    
    //任何发布到topic上的信息都必须要定义好对应的格式，这样subscribers才知道怎么去解读这个信息
    std_msgs::Float64 input_float; //定义了一个以std_msgs::Float64（类）为消息类型的变量（对象）
 
 
   //还要在while循环里加上naptime.sleep(); 这样就完成了间隔时间的设定   
   ros::Rate naptime(1.0); //设置发布信息的间隔时间，如果不设置，系统会尽全力去输出，有多快就多快的去发布信息，很多时候是没必要的，浪费CPU

 
    input_float.data = 0.0;//初始化变量input_float的值
    
   
    while (ros::ok()) 
    {
        input_float.data = input_float.data + 0.001; //变量以0.001的速度迭代增长（给对象的成员赋值）
        my_publisher_object.publish(input_float); // 在topic上发布变量(input_float)的数值信息
 
        naptime.sleep(); //与ros：：Rate naptime（1.0）对应，设置间隔时间
    }
}
 
 

以下是一个subscriber节点的代码：

#include  //惯例第一头文件，ROS的源码
#include //传递的消息类型文件，根据实际需要选择对应的消息类型头文件


//subscriber节点与publishers节点有一个很大不同就是需要有一个回调函数即callback function
void myCallback(const std_msgs::Float64& message_holder) 
{ 
  //函数中的std_msgs::Float64是topic1的信息类型，并把接收到的信息储存在参数message_holder中
  // 每当有信息发布到topic1上，就会激活回调函数，很多工作都是在回调函数中进行的，main函数中一般都是获取最后的结果 
  //ROS_INFO跟cout和printf很像，但在ROS中要优于cout和prinf，它发布的消息会被记录或监测，可以通过rosbag这个指令来对被记录的数据进行回放
  ROS_INFO("received value is: %f",message_holder.data); 
} 
 
int main(int argc, char **argv) 
{ 
  //初始化，命名这个subscriber节点
  ros::init(argc,argv,"minimal_subscriber"); 
  
  //创建一个与topic1通信的对象，订阅topic上的信息
  ros::NodeHandle n; 
  
  ros::Subscriber my_subscriber_object= n.subscribe("topic1",1,myCallback); 
  //这个跟publisher很像，但是需要在queue size后面加上回调函数名
 
  ros::spin(); //callback函数需要时间响应，所以加入ros：：spin（）只有当callback函数完成计算后才会进行下一个运算周期，这个时候main函数会被暂停，而callback函数不受影响
  return 0; //一般不会运行到这里，除了roscore被kill
} 

最后要整个包编译成功，还需要

1. 在package.xml文件中添加相应的依赖项和包

   #用于设置自定义消息编译和运行时的依赖，能把msg srv文件能转化成c++,py格式可编译执行
   
   message_generation
   
   message_runtime
   

2. 在CMakeLists.txt中添加生成可执行文件的命令行及其依赖的库文件

   #设置需要编译的代码和生成的可执行文件 / 设置链接库
   add_executable(可执行文件/编译的代码.cpp)  
   target_link_libraries(可执行文件 ${catkin_LIBRARIES})
   

最后通过rosrun分别在两个terminal中运行两个node，再通过rqt_graph查看两节点的关系

4、常用指令

指令	解释
rosmsg list	列出所有的消息数据类型
rosmsg show	查看对应消息数据类型的消息类型
rosnode list	查看所有激活的节点
rostopic list	查看所有激活的话题
rostopic info < topic name >	可以查看topic的调用信息类型，还有它的发布者以及订阅者
rostopic echo < topic name >	打印对应topic发布的消息