M5ATOMS3基础03给ROS1发一个问候（rosserial）

news2024/9/25 1:20:55

引出问题

关于之前2020年的博客：

01. ESP8266和ROS调试一些问题汇总

02. ESP8266和ESP32配置（需使用ROS1和ROS2）

效果展示

使用M5ATOMS3与ROS1（kinetic，melodic，noetic）版本通信比较通用的是rosserial。

有之前基础测试过多次，都没有问题。

版本需求

使用rosserial版本是0.9.1。

0.7.x版本对ESP32需要修改配置和代码，不推荐。 

不合适AI提示

将这个问题仍给AI，得到回复如下（不太可靠）：

使用rosserial库在ESP32上与ROS1通信的详细步骤如下：

  1. 首先，需要在ESP32上安装rosserial库。可以通过Arduino IDE的库管理器搜索并安装rosserial库。
  2. 打开Arduino IDE，创建一个新的程序。在程序中，需要包含ros.h和ros_arduino.h头文件。
  3. 在setup函数中，需要初始化ROS节点。这可以通过调用ros::Node::init()函数来实现。
  4. 要发布ROS消息，需要创建一个ROS话题发布者。可以通过调用ros::Node::get()->advertise函数来创建一个发布者。在这个函数中，需要指定发布的话题名称和发布者频率。
  5. 在主循环中，需要定义一个回调函数来处理接收到的ROS消息。可以通过调用ros::Node::get()->spinOnce()函数来等待ROS消息。
  6. 在主循环中，需要设置一个循环速率。在这个函数中，程序会等待一定的时间，然后再次尝试发布ROS消息。
  7. 要将消息发布到ROS话题上，可以使用发布者的publish函数。在这个函数中，需要创建一个ROS消息对象，并将其数据字段设置为您要发送的消息。
  8. 最后，在loop函数中，可以空闲等待，以避免Arduino板子停止的问题。

注意：在使用rosserial库与ROS1通信时，需要确保您的ESP32已经连接到了ROS网络中，并且已经配置了正确的的工作节点和话题名称。

以下是一个使用rosserial库在ESP32上与ROS1通信的简单示例代码：

#include <ros.h>  
#include <ros_arduino.h>  
  
void setup()  
{  
  // 初始化ROS节点  
  ros::Node::init();  
    
  // 创建一个ROS话题发布者  
  ros::Publisher pub = ros::Node::get()->advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);  
  
  // 定义一个回调函数来处理接收到的ROS消息  
  ros::Rate loop_rate(10);  
  while (ros::Node::get()->ok())  
  {  
    // 发布ROS消息  
    std_msgs::String msg;  
    msg.data = "Hello, ROS1!";  
    pub.publish(msg);  
      
    // 等待下一帧消息  
    loop_rate.sleep();  
  }  
}  
  
void loop()  
{  
  // 空函数，仅用于避免Arduino板子停止的错误  
}

这个示例代码创建了一个ROS节点，发布一个名为"chatter"的ROS话题，并将一个包含"Hello, ROS1!"消息的字符串发布到该话题上。在循环中，程序会等待10毫秒，然后再次发布消息。在回调函数中，程序会检查ROS节点是否仍然存活，如果存活，则继续发布消息。如果节点已经关闭，则回调函数会退出。在循环函数中，程序会空闲等待，以避免Arduino板子停止的问题。 

ESP8266资料

这里，需要给AI一些资料让AI学习，并给出更合适的代码。

ESP8266：

/*
 * rosserial Publisher Example
 * Prints "hello world!"
 * This intend to connect to a Wifi Access Point
 * and a rosserial socket server.
 * You can launch the rosserial socket server with
 * roslaunch rosserial_server socket.launch
 * The default port is 11411
 *
 */
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ros.h>
#include <std_msgs/String.h>

const char* ssid     = "your-ssid";
const char* password = "your-password";
// Set the rosserial socket server IP address
IPAddress server(192,168,1,1);
// Set the rosserial socket server port
const uint16_t serverPort = 11411;

ros::NodeHandle nh;
// Make a chatter publisher
std_msgs::String str_msg;
ros::Publisher chatter("chatter", &str_msg);

// Be polite and say hello
char hello[13] = "hello world!";

void setup()
{
  // Use ESP8266 serial to monitor the process
  Serial.begin(115200);
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  // Connect the ESP8266 the the wifi AP
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // Set the connection to rosserial socket server
  nh.getHardware()->setConnection(server, serverPort);
  nh.initNode();

  // Another way to get IP
  Serial.print("IP = ");
  Serial.println(nh.getHardware()->getLocalIP());

  // Start to be polite
  nh.advertise(chatter);
}

void loop()
{

  if (nh.connected()) {
    Serial.println("Connected");
    // Say hello
    str_msg.data = hello;
    chatter.publish( &str_msg );
  } else {
    Serial.println("Not Connected");
  }
  nh.spinOnce();
  // Loop exproximativly at 1Hz
  delay(1000);
}

AI学习ESP8266

这是一段使用ESP8266芯片和ROS库的代码，它连接到一个WiFi接入点，并发布"hello world!"消息到ROS网络中的"chatter"话题。代码的主要功能如下：

  1. 包含必要的库文件：ESP8266WiFi库用于连接WiFi，ros库用于ROS通信，std_msgs库用于定义消息类型。
  2. 定义一些常量：WiFi的SSID和密码， Rosserial服务器的IP地址和端口号，发布消息的内容。
  3. 在setup函数中，初始化串口通信并开始连接WiFi。在连接成功后，打印出WiFi的IP地址，并设置与Roserial服务器的连接。
  4. 在loop函数中，检查是否已连接到Roserial服务器。如果已连接，则发布"hello world!"消息到"chatter"话题。如果没有连接，则打印"Not Connected"。
  5. 使用nh.spinOnce()来处理任何未处理的ROS消息，并使用delay(1000)使循环大约以1Hz的速度运行。

总的来说，这段代码是一个简单的例子，展示了如何使用ESP8266连接到WiFi网络，并与ROS进行通信。

AI给出ESP32示例

然后，接着提问：

请用esp32替换esp8266并给出代码

#include <WiFi.h>  
#include <ros.h>  
#include <std_msgs/String.h>  
  
const char* ssid     = "your-ssid";  
const char* password = "your-password";  
// Set the rosserial socket server IP address  
IPAddress server(192,168,1,1);  
// Set the rosserial socket server port  
const uint16_t serverPort = 11411;  
  
ros::NodeHandle nh;  
// Make a chatter publisher  
std_msgs::String str_msg;  
ros::Publisher chatter("chatter", &str_msg);  
  
// Be polite and say hello  
char hello[13] = "hello world!";  
  
void setup()  
{  
  // Use ESP32 serial to monitor the process  
  Serial.begin(115200);  
  Serial.println();  
  Serial.print("Connecting to ");  
  Serial.println(ssid);  
  
  // Connect the ESP32 to the wifi AP  
  WiFi.begin(ssid, password);  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {  
    delay(500);  
    Serial.print(".");  
  }  
  Serial.println("");  
  Serial.println("WiFi connected");  
  Serial.println("IP address: ");  
  Serial.println(WiFi.localIP());  
  
  // Set the connection to rosserial socket server  
  nh.getHardware()->setConnection(server, serverPort);  
  nh.initNode();  
  
  // Another way to get IP  
  Serial.print("IP = ");  
  Serial.println(nh.getHardware()->getLocalIP());  
  
  // Start to be polite  
  nh.advertise(chatter);  
}  
  
void loop()  
{  
  
  if (nh.connected()) {  
    Serial.println("Connected");  
    // Say hello  
    str_msg.data = hello;  
    chatter.publish( &str_msg );  
  } else {  
    Serial.println("Not Connected");  
  }  
  nh.spinOnce();  
  // Loop exproximativly at 1Hz  
  delay(1000);  
}

请注意，ESP32和ESP8266在一些方面有所不同，因此代码需要进行一些修改以使其适用于ESP32。在上面的代码中，仅更换了库文件和某些函数调用，其他部分保持不变。 

字符串改为浮点数示例

这段代码使用的是std_msgs/String.h头文件发布字符串消息，如果要发布一个浮点数应该如何修改代码？

要发布一个浮点数消息，需要使用std_msgs/Float64.h头文件，并相应地修改代码中的消息类型。以下是一个示例修改后的代码：

#include <WiFi.h>  
#include <ros.h>  
#include <std_msgs/Float64.h> // 替换为浮点数消息类型  
  
const char* ssid     = "your-ssid";  
const char* password = "your-password";  
// Set the rosserial socket server IP address  
IPAddress server(192,168,1,1);  
// Set the rosserial socket server port  
const uint16_t serverPort = 11411;  
  
ros::NodeHandle nh;  
// Make a chatter publisher for float messages  
std_msgs::Float64 float_msg; // 定义浮点数消息对象  
ros::Publisher float_pub("float_topic", &float_msg); // 创建浮点数消息发布者  
  
// Be polite and say hello  
float float_value = 3.14; // 定义浮点数值  
  
void setup()  
{  
  // Use ESP32 serial to monitor the process  
  Serial.begin(115200);  
  Serial.println();  
  Serial.print("Connecting to ");  
  Serial.println(ssid);  
  
  // Connect the ESP32 to the wifi AP  
  WiFi.begin(ssid, password);  
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {  
    delay(500);  
    Serial.print(".");  
  }  
  Serial.println("");  
  Serial.println("WiFi connected");  
  Serial.println("IP address: ");  
  Serial.println(WiFi.localIP());  
  
  // Set the connection to rosserial socket server  
  nh.getHardware()->setConnection(server, serverPort);  
  nh.initNode();  
  
  // Start to be polite  
  float_msg.data = float_value; // 设置浮点数值  
  float_pub.publish(&float_msg); // 发布浮点数消息  
}  
  
void loop()  
{  
  if (nh.connected()) {  
    Serial.println("Connected");  
  } else {  
    Serial.println("Not Connected");  
  }  
  nh.spinOnce();  
  // Loop exproximativly at 1Hz  
  delay(1000);  
}

这段代码是一个使用ESP32和ROS1进行通信的示例程序。下面是代码的详细分析：

  1. 引入必要的库文件：

    • WiFi.h：用于连接WiFi网络。
    • ros.h：用于与ROS1系统进行通信。
    • std_msgs/Float64.h：用于定义浮点数消息类型。

  2. 定义常量：

    • ssid：WiFi网络的SSID。
    • password：WiFi网络的密码。
    • server：ROS1 rosserial服务器的IP地址。
    • serverPort：ROS1 rosserial服务器的端口号。

  3. 创建ROS节点句柄（NodeHandle）：

    • nh：ROS1节点的句柄，用于与ROS1系统进行通信。

  4. 定义浮点数消息对象：

    • float_msg：用于存储浮点数消息的数据。

  5. 创建浮点数消息发布者：

    • float_pub：用于发布浮点数消息到ROS1网络中的指定话题。

  6. 定义浮点数值：

    • float_value：一个初始值为3.14的浮点数。

  7. setup函数：

    • 初始化串口通信，设置波特率为115200。
    • 开始连接WiFi网络。
    • 循环检查连接状态，直到连接成功。
    • 打印连接成功信息，并显示ESP32的IP地址。
    • 设置与ROS1 rosserial服务器的连接。
    • 初始化ROS节点。
    • 设置浮点数值，并发布浮点数消息到指定的话题。

  8. loop函数：

    • 检查ROS节点是否连接成功。
    • 如果连接成功，则打印"Connected"，否则打印"Not Connected"。
    • 调用ROS节点的spinOnce函数，处理ROS消息。
    • 延迟1秒，以实现大约1Hz的循环。

总体来说，这段代码的功能是将ESP32开发板连接到WiFi网络，并与ROS1系统进行通信。它使用WiFi模块进行网络连接，使用ROS1库进行消息发布和订阅。通过修改和定义适当的数据类型，可以发布和接收浮点数消息。

在这个示例中，我们使用了std_msgs/Float64.h头文件来定义浮点数消息类型，并创建了一个名为float_msg的浮点数消息对象。然后，我们创建了一个名为float_pub的发布者，用于发布浮点数消息到指定的话题上。在setup函数中，我们设置了浮点数值，并将其发布到ROS网络中。在loop函数中，我们检查是否已连接到Roserial服务器，并使用nh.spinOnce()来处理任何未处理的ROS消息。

在与ESP32和ROS1进行通信时，需要注意以下几点：

  1. 硬件设置：确保ESP32开发板与计算机之间通过合适的接口进行连接，如USB口或串口。同时，确保ESP32开发板的固件烧录正确，并且已经连接到了ROS1网络中。
  2. 通信协议选择：ROS1支持多种通信协议，如ROS消息、ROS服务、ROS话题等。根据实际需求，选择适合的通信协议进行通信。
  3. 消息类型定义：在使用ROS消息进行通信时，需要定义消息的数据类型。确保ESP32和ROS1中的消息类型匹配，否则可能会导致通信失败。
  4. 发布者与订阅者：在ROS1中，发布者用于发布消息，订阅者用于接收消息。ESP32既可以是消息的发布者，也可以是消息的订阅者。根据实际需求，选择适当的的方式进行通信。
  5. ROS话题：ROS话题是一种基于发布/订阅模式的通信协议。ESP32可以发布或订阅特定的话题，以便与其他节点进行通信。确保ESP32和ROS1中的话题名称匹配，以确保正确的通信。
  6. ROS服务：ROS服务提供了一种请求/响应式的通信方式。ESP32可以作为服务的提供者，提供某种服务，也可以作为服务请求者，请求其他节点的服务。在使用ROS服务进行通信时，需要确保服务名称和请求的数据类型匹配。
  7. 网络安全：在进行ROS1通信时，需要注意网络安全问题。ESP32开发板可能会暴露在互联网上，因此需要进行适当的安全设置和保护。

综上所述，与ESP32和ROS1进行通信需要确保硬件连接正确、通信协议选择合适、消息类型定义正确、发布者与订阅者设置正确、ROS话题和服务使用正确，同时注意网络安全问题。

 

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