ROSSERIAL与Arduino IDE交叉开发（UBUNTU环境，包含ESP32、arduino nano）

一、简介

这个教程展示在ubuntu环境下如何利用Arduino IDE配合rosserial开发机器人部件。通过Arduino IDE+rosserial实现arduino/esp32开发板通过串口跟PC Master进行ros通信，从而开发自己的机器人智能硬件。

二、安装

1、Ubuntu下的Arduino IDE安装

• 安装Arduino

sudo apt-get install arduino

启动arduino并进行相关设置, 完成后增加sketchbook/libraries目录等

arduino 

如果安装失败，可以考虑通过Ubuntu software可视化界面安装，安装形式为snap。

• Ubuntu下rosserial arduino软件安装

sudo apt-get install ros-{$ROS_DISTRO}-rosserial
sudo apt-get install ros-{$ROS_DISTRO}-rosserial-arduino
rospack profile

• 安装ros_lib到Arduino IDE开发环境

rosserial-arduino安装后，可以使用ros命令在本地生成arduino ide使用的ros_lib通讯库。
通常会生成ros_lib目录,将其复制到Arduino的开发环境。一般为Arduino库目录sketchbook/libraries。snap安装的Arduino IDE目录在～/snap/arduino/85/Arduino/libraries

cd Arduino/libraries/

rm -rf ros_lib #如之前有，可以先删除

rosrun rosserial_arduino make_libraries.py .

• 检查ros_lib是否安装成功
  重启Arduino IDE，查看Sketch->includeLibrary查看是否存在ros_lib选项。可以通过File->Examples->Examples from custom libraries-> ros_lib-> HelloWorld开启演示项目

/*
 * rosserial Publisher Example
 * Prints "hello world!"
 */

#include <ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

ros::NodeHandle  nh;

std_msgs::String str_msg;
ros::Publisher chatter("chatter", &str_msg);

char hello[13] = "hello world!";

void setup()
{
  nh.initNode();
  nh.advertise(chatter);
}

void loop()
{
  str_msg.data = hello;
  chatter.publish( &str_msg );
  nh.spinOnce();
  delay(1000);
}

arduino ide编译后上传到开发板

针对ESP32报错问题原因溯源和修改

报错内容：

assert failed: tcpip_send_msg_wait_sem IDF/components/lwip/lwip/src/api/tcpip.c:455 (Invalid mbox)

该问题原因在于。在ros.h中ArduinoTcpHardware.h文件内定义了ArduinoHardware类，而ArduinoHardware.h也有一个ArduinoHardware类这就是问题来源。使用esp32时会定义ESP32宏，并调用ArduinoTcpHardware.h，使用WIFI通讯。而rosserial主要通过串口通信。解决办法就是修改ros.h,让程序调用使用串口的ArduinoHardware的class。注释掉//ArduinoTcpHardware.h，并include< ArduinoHardware.h>

//文件路径 ～/snap/arduino/85/Arduino/libraries/ros_lib/ros.h

#ifndef _ROS_H_
#define _ROS_H_

#include "ros/node_handle.h"

#if defined(ESP8266) or defined(ESP32) or defined(ROSSERIAL_ARDUINO_TCP)
  #include "ArduinoHardware.h"
  //注释原有头文件ArduinoTcpHardware
  //#include "ArduinoTcpHardware.h"
#else
  #include "ArduinoHardware.h"
#endif

修改后编译和烧录均成功，且串口不再显示报错信息。

三、运行结点

连接单片机设备

命令行1：运行roscore：

roscore

命令行2：运行结点（串口设备文件为/dev/ttyUSB0， esp32和arduino均可）：

rosrun rosserial_python serial_node.py /dev/ttyUSB0

命令行3：查看话题消息：

$ rostopic list
/chatter
/diagnostics
/rosout
/rosout_agg
$ rostopic echo /chatter
data: "hello world!"
---
data: "hello world!"
---
data: "hello world!"
---
^C