【古月居《ros入门21讲》学习笔记】10

说明：

1. 话题模型

2. 实现过程（C++）

自定义话题消息

Person.msg文件内容

Person.msg文件内容说明

编译配置

在package.xml文件中添加功能包依赖

在CMakeLists.txt中添加编译选项

编译生成语言相关文件

创建发布者代码（C++）

创建订阅者代码（C++）

配置代码编译规则

配置内容说明

编译并运行

编译

运行

扩展

3. 实现过程（Python）

创建发布者代码（Python）

创建订阅者代码（Python）

运行

说明：

1. 本系列学习笔记基于B站：古月居《ROS入门21讲》课程，且使用的Ubuntu与ROS系统版本与课程完全一致；

虚拟机版本	Linux系统版本	ROS系统版本
VMware WorkStation Pro 16	Ubuntu18.04	Melodic

2. 课程中的所有示例代码均已跑通，且对Pyhon版本的代码也都做了运行验证，并附带验证过程（错误均已修正）；

3. 本节是整个笔记的第10节，对应视频课程的第12节，请自行对应学习；

4. 整个系列笔记基本已经完结，但部分章节仍需润色修改，后面会陆续发布，请大家持续关注，创作不易，感谢支持！

1. 话题模型

2. 实现过程（C++）

自定义话题消息

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic
mkdir msg
cd msg
touch Person.msg

Person.msg文件内容

string name // 名字
uint8 sex   // 性别：分为3种，男、女、未知，下面以012宏定义做表示判断
uint8 age   // 年龄

uint8 unknown = 0 
uint8 male = 1    
uint8 female = 2

Person.msg文件内容说明

Person.msg文件里定义的内容跟语言无关的，这既不是c++，也不是python，这里面的string uint8表示在不同的程序里面扩展成对应该种程序的表示方法，可以类比单片机里无符号整型变量类型unsigned int来理解，缩写就是uint。

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic
mkdir msg

注意：新建的这个文件夹名字不能随便命名，只能叫msg，否则编译会报错，CMakeList文件中有说明，要放在名叫msg文件夹中。

cd msg
touch Person.msg

（注意：这里的文件名首字母P一定要大写！否则后面会报错）

打开Person.msg文件，把定义的内容复制到文件里并保存，

（注意：输入的内容中，注释不要，空格不能用tab键缩进，否则后面也会报错）

编译配置

路径：~/catkin_ws/src/learning_topic

在package.xml文件中添加功能包依赖

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

build_depend：编译依赖

exec_depend：运行依赖

在CMakeLists.txt中添加编译选项

find_package(......message_generation)

add_message_files(FILES Person.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

add_message_files：把我们定义的Person.msg文件，做为我们定义的接口；

generate_messages：编译Person.msg文件的时候需要用到一些依赖于ROS已有的库或包，

我们这里用到的依赖是std_msgs，我们前面看到的string，uint8都是在std_msgs里面做定义的

catkin_package(......message_runtime)

编译生成语言相关文件

cd ~/catkin_ws
catkin_make

编译成功之后可以在~/catkin_ws/devel/include/learning_topic下看到Person.msg文件编译生成的C++的头文件Person.h

创建发布者代码（C++）

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic/src
touch person_publisher.cpp

初始化ROS节点；
向ROS Master注册节点信息，包括发布消息的话题名，话题中的消息类型；
创建消息数据；
按照一定频率循环发布消息，

/**
 * 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    // ROS节点初始化
    ros::init(argc, argv, "person_publisher");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为learning_topic::Person，队列长度10
    ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<learning_topic::Person>("/person_info", 10);

    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(1);

    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
        // 初始化learning_topic::Person类型的消息
        learning_topic::Person person_msg;
        person_msg.name = "Tom";
        person_msg.age  = 18;
        person_msg.sex  = learning_topic::Person::male;

        // 发布消息
        person_info_pub.publish(person_msg);

        ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
                  person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);

        // 按照循环频率延时
        loop_rate.sleep();
    }

    return 0;
}

创建订阅者代码（C++）

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic/src
touch person_subscriber.cpp

初始化ROS节点；

订阅需要的话题；

循环等待话题消息，接收到消息后进入回调函数；

在回调函数中完成消息处理。

/**
 * 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_topic::Person::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
             msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "person_subscriber");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
    ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

配置代码编译规则

将下面6行内容复制到CMakeLists.txt文件中，

add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

配置内容说明

add_executable：

将person_publisher.cpp和person_subscriber.cpp代码文件编译成person_publisher与person_subscriber可执行文件；

target_link_libraries：

把编译生成的可执行文件person_publisher与person_subscriber跟ROS相关的一些库做连接的，比如调用的C++的接口；

add_dependencies：

有一些代码是动态生成的，而可执行文件也需要与动态生成的程序产生依赖关系，所以这个就是用来动态的和刚才生成的头文件Person.h产生依赖关系的；

复制到CMakeLists.txt文件中的位置如下：

编译并运行

编译

cd ~/catkin_ws
catkin_make

运行

roscore
rosrun learning_topic person_subscriber
rosrun learning_topic person_publisher

第一步：打开ROS Master；

第二步：运行订阅者person_subscriber，让其先等待着发布者发布消息数据，

第三步：运行发布者person_publisher，让其发布消息数据，

扩展

如果把启动ROS_Master的roscore关掉，发布者与订阅者依然在发布和接收消息数据，此时ROS_Master的结束对两者并无影响，

因为ROS_Master是帮助节点建立连接的，一旦连接创立，ROS_Master在这里的作用就不再存在了，但关掉ROS_Master后，

如果有第三个节点要加入进来的话，是无法再建立连接的。

3. 实现过程（Python）

创建发布者代码（Python）

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts
touch person_publisher.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person

import rospy
from learning_topic.msg import Person

def velocity_publisher():
    # ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_publisher', anonymous=True)

    # 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为learning_topic::Person，队列长度10
    person_info_pub = rospy.Publisher('/person_info', Person, queue_size=10)

    #设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 

    while not rospy.is_shutdown():
        # 初始化learning_topic::Person类型的消息
        person_msg = Person()
        person_msg.name = "Tom";
        person_msg.age  = 18;
        person_msg.sex  = Person.male;

        # 发布消息
        person_info_pub.publish(person_msg)
        rospy.loginfo("Publsh person message[%s, %d, %d]", 
                person_msg.name, person_msg.age, person_msg.sex)

        # 按照循环频率延时
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

创建订阅者代码（Python）

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic/scripts
touch person_subscriber.py

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person

import rospy
from learning_topic.msg import Person

def personInfoCallback(msg):
    rospy.loginfo("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
             msg.name, msg.age, msg.sex)

def person_subscriber():
    # ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_subscriber', anonymous=True)

    # 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
    rospy.Subscriber("/person_info", Person, personInfoCallback)

    # 循环等待回调函数
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    person_subscriber()

注意：给person_publisher.py 和 person_subscriber.py文件赋予作为程序文件执行的权限，

点击person_publisher.py文件，右键，属性，权限，勾选（允许作为程序文件执行），

person_subscriber.py文件操作同上，python文件不需要编译，直接运行即可。

运行

roscore
rosrun learning_topic person_subscriber.py
rosrun learning_topic person_publisher.py

第一步：打开ROS Master；

第二步：运行订阅者person_subscriber.py，让其先等待着发布者发布消息数据，

第三步：运行发布者person_publisher.py，让其发布消息数据，