ROS2学习笔记三：话题Topic

news2025/1/13 3:18:52

目录

前言

1 话题简介

2 常用指令

3 RCLCPP实现实现话题

3.1 创建工作空间

3.2 代码编写

3.2.1 发布端编写

3.2.2 发布端编写

前言

ROS2中的一个重要概念是话题（Topic）。话题是一种通过发布者和订阅者之间进行异步通信的机制。发布者（Publisher）将消息发布到特定的话题上，而订阅者（Subscriber）则可以选择订阅感兴趣的话题，并接收发布者发送的消息。

话题可以用来传递各种类型的消息，例如传感器数据、机器人状态、控制指令等。每个话题有一个唯一的名称，并且可以有多个发布者和订阅者。

ROS2提供了一套API来操作话题。开发者可以使用语言（如C++和Python）来编写发布者和订阅者节点，并在运行时将它们连接到ROS2系统中。

使用话题，开发者可以实现多个节点之间的解耦和灵活性。不同的节点可以以不同的速度发布和接收消息，可以动态地增加或删除节点，而不会影响其他节点的运行。

总结来说，ROS2中的话题机制提供了一种灵活和可扩展的通信方式，可以方便地实现不同节点之间的消息传递和协作。它是ROS2中重要的基础组件之一，为构建机器人应用提供了强大的功能和便利的开发体验。

1 话题简介

支持1对1，1对多，多对1，多对多。

为了方便发送者和接收者进行数据的交换，ROS2帮我们在数据传递时做好了消息的序列化和反序列化，而且ROS2的消息序列化与反序列化通信是可以做到跨编程语言、跨平台和跨设备之间的。

一个节点发布数据到某个话题上，另外一个节点就可以通过订阅话题拿到数据。

2 常用指令

首先运行一个发布节点：

ros2 run demo_nodes_cpp talker

查看上面发布节点的话题信息： 

查看话题列表

ros2 topic list -t 

打印话题

ros2 topic echo /chatter 

 查看topic信息

ros2 topic info  /chatter

查看消息类型

ros2 interface show std_msgs/msg/String

手动发布命令

ros2 topic pub /chatter std_msgs/msg/String 'data: "123"'

图形化查看节点信息

rqt_graph

查看话题频率

ros2 topic hz /chatter

3 RCLCPP实现实现话题

3.1 创建工作空间

cd project/
mkdir -p project/
cd project/
ros2 pkg create cpp_topic --build-type ament_cmake --dependencies rclcpp
touch cpp_topic/src/publisher.cpp

3.2 代码编写

调用Node的成员函数create_publisher并传入对应的参数即可。通过文档可以看出，至少需要传入消息类型（msgT）、话题名称（topic_name）和 服务质量（qos）。
官方rclcpp文档地址：rclcpp: rclcpp: ROS Client Library for C++

消息接口是ROS2通信时必须的一部分，通过消息接口ROS2才能完成消息的序列化和反序列化。ROS2为定义好了常用的消息接口，并生成了相应的C++和Python的依赖文件，通过脚本直接导入。

通过ros2 pkg指令创建的功能包目录结构如下:

$ tree -a

.
└── cpp_topic
    ├── CMakeLists.txt
    ├── include
    │   └── cpp_topic
    ├── package.xml
    └── src
        └── publisher.cpp

3.2.1 发布端编写

publisher.cpp

/*****ros2官方demo*******/
#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;
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.8)
project(cpp_topic)

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

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(pulisher src/publisher.cpp)
ament_target_dependencies(pulisher rclcpp std_msgs)

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

if(BUILD_TESTING)
  find_package(ament_lint_auto REQUIRED)
  # the following line skips the linter which checks for copyrights
  # comment the line when a copyright and license is added to all source files
  set(ament_cmake_copyright_FOUND TRUE)
  # the following line skips cpplint (only works in a git repo)
  # comment the line when this package is in a git repo and when
  # a copyright and license is added to all source files
  set(ament_cmake_cpplint_FOUND TRUE)
  ament_lint_auto_find_test_dependencies()
endif()

ament_package()

package.xml

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>cpp_topic</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="xxxxx@xxx.com">linux</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

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

  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

在project目录运行如下编译指令

colcon build --packages-select cpp_topic

编译完成后目录如下：

运行

source install/setup.bash
ros2 run cpp_topic pulisher

此时可以通过命令订阅该topic

3.2.2 发布端编写

上面过程中是通过ros2自动的命令进行话题的订阅，下面使用c++代码实现话题订阅。

创建订阅节点文件

touch cpp_topic/src/subscriber.cpp

subscriber.cpp：

/*****ros2官方demo*******/
#include <functional>
#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 & 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;
}

CMakeLists.txt增加如下代码

add_executable(subscriber src/subscriber.cpp)
ament_target_dependencies(subscriber rclcpp std_msgs)

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

在project目录运行如下编译指令

colcon build --packages-select cpp_topic

在project目录先运行上面的发布节点

source install/setup.bash
ros2 run cpp_topic pulisher

 新开一个终端进入到project目录，运行订阅节点

source install/setup.bash
ros2 run cpp_topic subscriber

 

 

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