编写一个简单的发布者和订阅者 (C++)

背景

节点是通过 ROS 2进行通信的可执行进程。在本教程中，节点将通过主题以字符串消息的形式相互传递信息。这里使用的例子是一个简单的“说话者”和“倾听者”系统；一个节点发布数据，另一个节点订阅该主题，以便它可以接收该数据。

任务

1 创建包

打开一个新终端并获取 ROS 2 安装的源代码，以便ros2命令可以运行。

导航到上一教程ros2_ws中创建的目录。

回想一下，包应该在src目录中创建，而不是在工作区的根目录中。因此，导航到ros2_ws/src并运行包创建命令：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

cpp_pubsub您的终端将返回一条消息，验证您的包及其所有必需文件和文件夹的创建。

导航到ros2_ws/src/cpp_pubsub/src. 回想一下，这是任何 CMake 包中包含可执行文件的源文件所属的目录。

2 编写发布者节点

输入以下命令来下载示例 talker 代码：

Linux苹果系统视窗

wget -O publisher_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/galactic/rclcpp/topics/minimal_publisher/member_function.cpp

现在将有一个名为 的新文件publisher_member_function.cpp。使用您喜欢的文本编辑器打开文件。

#include 
#include 
#include 
#include 

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

/* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a
* member function as a callback from the timer. */

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalPublisher()
    : Node("minimal_publisher"), count_(0)
    {
      publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
      timer_ = this->create_wall_timer(
      500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
    }

  private:
    void timer_callback()
    {
      auto message = std_msgs::msg::String();
      message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
      publisher_->publish(message);
    }
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    size_t count_;
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

2.1 检查代码

代码的顶部包含您将使用的标准 C++ 标头。标准 C++ 头文件之后是rclcpp/rclcpp.hpp包含文件，它允许您使用 ROS 2 系统最常见的部分。最后是std_msgs/msg/string.hpp，其中包括您将用于发布数据的内置消息类型。

这些线代表节点的依赖关系。回想一下，必须将依赖项添加到package.xml和CMakeLists.txt，您将在下一节中执行此操作。

#include 
#include 
#include 
#include 

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

下一行MinimalPublisher通过继承创建节点类rclcpp::Node。代码中的每个都this指的是节点。

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

公共构造函数命名节点minimal_publisher并初始化count_为 0。在构造函数内，发布者使用String消息类型、主题名称topic以及备份时限制消息所需的队列大小进行初始化。接下来，timer_被初始化，这导致该timer_callback函数每秒执行两次。

public:
  MinimalPublisher()
  : Node("minimal_publisher"), count_(0)
  {
    publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
    timer_ = this->create_wall_timer(
    500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
  }

该timer_callback函数是设置消息数据和实际发布消息的地方。该RCLCPP_INFO宏确保每条发布的消息都打印到控制台。

private:
  void timer_callback()
  {
    auto message = std_msgs::msg::String();
    message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
    publisher_->publish(message);
  }

最后是计时器、发布者和计数器字段的声明。

rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
size_t count_;

类之后MinimalPublisher是main节点实际执行的地方。 rclcpp::init初始化 ROS 2，并rclcpp::spin开始处理来自节点的数据，包括来自计时器的回调。

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

2.2 添加依赖

导航回到已为您创建和文件的ros2_ws/src/cpp_pubsub目录。CMakeLists.txtpackage.xml

package.xml使用文本编辑器打开。

如上一篇教程中所述，请务必填写、和标签：

Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp
 email="[email protected]">Your Name
Apache License 2.0

在 buildtool 依赖项后添加新行ament_cmake，并粘贴与节点的 include 语句相对应的以下依赖项：

rclcpp
std_msgs

这声明了包的需求rclcpp以及std_msgs其代码何时执行。

确保保存文件。

2.3 CMakeLists.txt

现在打开CMakeLists.txt文件。在现有依赖项下方，添加以下行：find_package(ament_cmake REQUIRED)

find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

之后，添加可执行文件并命名它，talker以便您可以使用以下命令运行节点：ros2 run

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

最后，添加该install(TARGETS…)部分以便可以找到您的可执行文件：ros2 run

install(TARGETS
  talker
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

您可以通过删除一些不必要的部分和注释来清理您的CMakeLists.txt内容，因此它看起来像这样：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(cpp_pubsub)

# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  talker
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

ament_package()

您现在可以构建包，获取本地安装文件并运行它，但我们首先创建订阅者节点，以便您可以看到完整的系统在工作。

3 写入订阅者节点

返回ros2_ws/src/cpp_pubsub/src创建下一个节点。在终端中输入以下代码：

Linux苹果系统视窗

wget -O subscriber_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/galactic/rclcpp/topics/minimal_subscriber/member_function.cpp

ls现在在控制台输入将返回：

publisher_member_function.cpp  subscriber_member_function.cpp

subscriber_member_function.cpp使用文本编辑器打开。

#include 

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
using std::placeholders::_1;

class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalSubscriber()
    : Node("minimal_subscriber")
    {
      subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
      "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
    }

  private:
    void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const
    {
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg.data.c_str());
    }
    rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

3.1 检查代码

订阅者节点的代码与发布者的代码几乎相同。现在节点已命名minimal_subscriber，构造函数使用节点的create_subscription类来执行回调。

没有计时器，因为订阅者只需在数据发布到topic主题时做出响应。

public:
  MinimalSubscriber()
  : Node("minimal_subscriber")
  {
    subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
    "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
  }

回想一下主题教程，发布者和订阅者使用的主题名称和消息类型必须匹配才能允许他们进行通信。

该topic_callback函数接收通过主题发布的字符串消息数据，并使用宏将其简单地写入控制台RCLCPP_INFO。

该类中唯一的字段声明是订阅。

private:
  void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const
  {
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg.data.c_str());
  }
  rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;

功能main完全相同，只是现在它旋转节点MinimalSubscriber。对于发布者节点来说，旋转意味着启动计时器，但对于订阅者来说，它只是意味着准备好接收消息。

由于该节点与发布者节点具有相同的依赖关系，因此无需添加任何新内容package.xml。

3.2 CMakeLists.txt

重新打开CMakeLists.txt并在发布者条目下方添加订阅者节点的可执行文件和目标。

add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  talker
  listener
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

确保保存文件，然后您的发布/订阅系统就可以使用了。

4 构建并运行

您可能已经安装了rclcpp和std_msgs软件包作为 ROS 2 系统的一部分。在构建之前，最好rosdep在工作区的根目录 ( ros2_ws) 中运行以检查是否缺少依赖项：

Linux苹果系统视窗

rosdep install -i --from-path src --rosdistro galactic -y

仍在工作区的根目录中ros2_ws，构建新包：

Linux苹果系统视窗

colcon build --packages-select cpp_pubsub

打开一个新终端，导航到ros2_ws并获取安装文件：

Linux苹果系统视窗

. install/setup.bash

现在运行 talker 节点：

ros2 run cpp_pubsub talker

终端应开始每 0.5 秒发布一次信息消息，如下所示：

[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 0"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 1"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 2"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 3"
[INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 4"

打开另一个终端，再次从内部获取安装文件ros2_ws，然后启动侦听器节点：

ros2 run cpp_pubsub listener

侦听器将开始将消息打印到控制台，从发布者当时的消息计数开始，如下所示：

[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 10"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 11"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 12"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 13"
[INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 14"

在每个终端中输入Ctrl+C以停止节点旋转。