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【ROS2指南-12】编写一个简单的发布者和订阅者

article 2024/11/15 0:43:23

目标：使用 C++ 创建并运行发布者和订阅者节点。

教程级别：初学者

时间： 20分钟

内容

  • 背景

  • 先决条件

  • 任务

    • 1 创建一个包

    • 2 编写发布者节点

    • 3 编写订阅者节点

    • 4 构建并运行

  • 概括

  • 下一步

  • 相关内容

背景

节点是通过 ROS graph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“talker”和“listener”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。

先决条件

在之前的教程中，学习了如何创建工作区和创建包。

任务

1 创建一个包

打开一个新终端并 source，这样ros2命令就可以工作了。

导航到在上一教程 dev_ws 中创建的目录。

回想一下，应该在src目录中创建包，而不是在工作空间的根目录中。因此，导航到 dev_ws/src并运行包创建命令：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

您的终端将返回一条消息，验证您的包及其所有必要文件和文件夹。

cd 到 dev_ws/src/cpp_pubsub/src. 回想一下，这是包含可执行文件的源文件所属的任何 CMake 包中的目录。

2 编写发布者节点

通过输入以下命令下载示例 talker 代码：

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

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

#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

#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

代码的顶部包括您将使用的标准 C++ 标头。在标准 C++ 标头之后是rclcpp/rclcpp.hpp，它允许您使用 ROS 2 系统的最常见部分。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。

这些行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 <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>

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

using namespace std::chrono_literals;

下一行MinimalPublisher通过继承自来创建节点类rclcpp::Node。代码中的每个this指的都是节点。

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

构造函数命名节点minimal_publisher并初始化count_为 0。在构造函数内部，发布者使用String消息类型、主题名称topic和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_;

在类之后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

回上一级目录 dev_ws/src/cpp_pubsub，其中已经为您创建了CMakeLists.txt和文件。package.xml

package.xml用你的文本编辑器打开。

如上一教程所述，请务必填写<description>,<maintainer>和<license>标签：

<description>Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp</description>
<maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>

在 buildtool 依赖项之后添加一个新行ament_cmake，并粘贴与您节点的 include 语句相对应的以下依赖项：

<depend>rclcpp</depend>
<depend>std_msgs</depend>

这声明了包执行其代码的需求 rclcpp以及std_msgs。

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，添加可执行文件并为其命名talker，以便您可以使用以下命令运行您的节点：

ros2 run

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

最后，添加install(TARGETS…)部分以便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评论来清理您的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()

您现在可以构建您的程序包，获取本地设置文件并运行它，但让我们先创建订阅者节点，以便您可以看到整个系统在工作。

3 编写订阅者节点

返回 dev_ws/src/cpp_pubsub/src 以创建下一个节点。在您的终端中输入以下代码：

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

输入ls可以看到：

publisher_member_function.cpp  subscriber_member_function.cpp

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

#include <memory>

#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::SharedPtr 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

订阅者节点的代码几乎与发布者的相同。现在节点被命名为minimal_subscriber，构造函数使用节点的create_subscription类来执行回调。

没有计时器，因为订阅者只是在数据发布到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。

此类中唯一的字段声明是订阅。

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

该main功能完全相同，只是现在它spin节点MinimalSubscriber。对于发布者节点，spin意味着启动计时器，但对于订阅者而言，它只是意味着随时准备接收消息。

由于此节点与发布者节点具有相同的依赖关系，因此没有任何新内容可添加到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

您可能已经将rclcpp和std_msgs软件包安装为 ROS 2 系统的一部分。最好在工作区的根目录中运行rosdep,检查是否缺少依赖项：

rosdep install -i --from-path src --rosdistro <distro> -y

仍然在您的工作区的根目录中，dev_ws构建您的新包：

colcon build --packages-select cpp_pubsub

打开一个新终端，导航到dev_ws，然后获取安装文件：

. install/setup.bash

现在运行 talker 节点：

ros2 run cpp_pubsub talker

终端应该开始每 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，再次从内部获取设置文件dev_ws，然后启动侦听器节点：

ros2 run cpp_pubsub listener

侦听器将开始向控制台打印消息，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。

概括

您创建了两个节点来发布和订阅主题上的数据。在编译和运行它们之前，您将它们的依赖项和可执行文件添加到包配置文件中。

下一步

接下来，您将使用服务/客户端模型创建另一个简单的 ROS 2 包。同样，您可以选择用C++或Python编写它。

相关内容

  • 有几种方法可以用 C++ 编写发布者和订阅者；查看ros2/examples repo中的minimal_publisher和minimal_subscriber


http://www.kler.cn/a/9388.html

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