ROS学习（1）-ROS架构及概念之理解ROS文件系统级

前言
入门学习基于《ROS机器人高效编程》原书第三版，感谢。环境为Ubuntu18.04+melodic，安装略过。
ROS系统架构分为三部分：
第一级，文件系统级。使用一组概念来解释ROS
的内部构成、文件夹结构，以及工作所需的核心文件。
第二级，计算图级。体现的是进程和系统之间的通信。在相关小节
中，我们将学习ROS的各个概念和功能，包括建立系统、处理各类进
程、与多台计算机通信等。
第三级，开源社区级。包含一系列工具和概念。
下面针对这三部分依次讲解。
一、理解ROS文件系统级
与其他操作系统类似，一个ROS程序的不同组件要放在不同的文件
夹下。这些文件夹是根据功能的不同来对文件进行组织的。

（1）工作空间：工作空间就是一个文件夹，其中包含功能包， 功能包又包含源文件和环境或工作空间， 从而提供编译这些功能包的一种方式。

1、源文件空间：在src文件夹中，放置功能包、项目、复制的包等。最重要的一个文件是CMakeLists.txt，这个文件是通过catkin_init_workspace命令创建的。

2、编译空间：在build文件夹中，cmake和caykin为功能包和项目保存缓存信息、配置和其他中间文件。简单介绍下编译ROS程序的两种方法，详见后续：

• 一次编译一个包，
  $ cmake packageToBuild/
  $ make
• 编译所有的包
  $ cd workspace
  $ catkin_make

3、开发空间：在devel文件夹中，保存编译后的程序，无需安装即可用来测试。
（2）功能包：具有用于创建ROS程序的最小结构和最少内容，包含ROS程序运行时的节点、配置文件等。具体文件目录如下：
1、include/package_name/：包含需要的库的头文件
2、msg/：存放非标准消息
3、scripts/：包含python或任何脚本语言的可执行脚本
4、src/：存放源文件
5、srv/：表示服务类型
6、CMakeLists.txt：CMake的生成文件
7、package.xml：功能包清单文件

（3）功能包清单：提供关于功能包许可证、依赖关系、编译标志等的信息，写入功能包下的package.xml文件中，也就是说该xml文件必须在每个功能包中。使用的两个典型标记是和。标记会显示当前功能包安装之前必须先安装哪些功能包。这是因为新的功能包会使用其他包的一些功能。标记显示运行功能包中代码所需要的包。

（4）元功能包：多个功能包组织到一起，称为元功能包或综合功能包。元功能包（或简称元包） 是一些只有一个文件的特殊包， 这个文件就是package.xml。 它不包含其他文件， 如代码等。在该XML文件中，可以看到标记和标记。
（5）元功能包清单：类似于功能包清单，但有一个XML格式的导出标记，同样写入一个package.xml文件中。
（6）消息类型：消息指的是一个进程发送到其他进程的信息。存放在功能包名/msg/mymessage.msg文件中。
消息类型必须具有两个主要部分：字段和常量，比如int32 id;ROS消息中的一种特殊数据类型是标头类型， 它主要用于添加时间、 坐标系和序列号等。 标头类型还允许对消息进行编号。 通过在标头类型内部附加信息， 我们可以知道是哪个节点发出的消息， 或者可以添加对于用户透明的功能以及一些能够被ROS处理的功能。
标头类型包含以下字段：
uint32 seq
time stamp
string frame_id
（7）服务类型：为ROS中每个进程提供的服务定义请求和响应数据结构。存放在功能包名/srv/myservice.srv文件中。要调用服务，需要使用功能包名称和服务名称。