【ROS】话题通信--从理论介绍到模型实现

news2024/12/25 23:50:14

1.简单介绍

话题通信是ROS中使用频率最高的一种通信模式，话题通信是基于发布订阅模式的，也即:一个节点发布消息，另一个节点订阅该消息。像雷达、摄像头、GPS… 等等一些传感器数据的采集，也都是使用了话题通信，换言之，话题通信适用于不断更新的、少逻辑处理的数据传输场景。

2.理论模型

该模型中涉及到三个角色:
ROS Master (管理者)
Talker (发布者)
Listener (订阅者)

ROS Master 负责保管 Talker 和 Listener 注册的信息，并匹配话题相同的 Talker 与 Listener，帮助 Talker 与 Listener 建立连接，连接建立后，Talker 可以发布消息，且发布的消息会被 Listener 订阅。
在这里插入图片描述
整个流程由以下步骤实现（引用自Autolabor-ROS）:

0.Talker注册

Talker启动后，会通过RPC在 ROS Master 中注册自身信息，其中包含所发布消息的话题名称。ROS Master 会将节点的注册信息加入到注册表中。

1.Listener注册

Listener启动后，也会通过RPC在 ROS Master 中注册自身信息，包含需要订阅消息的话题名。ROS Master 会将节点的注册信息加入到注册表中。

2.ROS Master实现信息匹配

ROS Master 会根据注册表中的信息匹配Talker 和 Listener，并通过 RPC 向 Listener 发送 Talker 的 RPC 地址信息。

3.Listener向Talker发送请求

Listener 根据接收到的 RPC 地址，通过 RPC 向 Talker 发送连接请求，传输订阅的话题名称、消息类型以及通信协议(TCP/UDP)。

4.Talker确认请求

Talker 接收到 Listener 的请求后，也是通过 RPC 向 Listener 确认连接信息，并发送自身的 TCP 地址信息。

5.Listener与Talker件里连接

Listener 根据步骤4 返回的消息使用 TCP 与 Talker 建立网络连接。

6.Talker向Listener发送消息

连接建立后，Talker 开始向 Listener 发布消息。

注意1:上述实现流程中，前五步使用的 RPC协议，最后两步使用的是 TCP 协议

注意2: Talker 与 Listener 的启动无先后顺序要求

注意3: Talker 与 Listener 都可以有多个

注意4: Talker 与 Listener 连接建立后，不再需要 ROS Master。即便关闭ROS Master，Talker 与 Listern 照常通信。

3.模型实现(C++)

首先创建工作空间，并shift+ctrl+B配置好编译文件，然后创建功能包plumbing_pub_sub并添加依赖，然后创建cpp源文件
在模型实现中，ROS master 不需要实现，而连接的建立也已经被封装了，所以大体流程如下：
1.编写发布方实现；
2.编写订阅方实现；
3.编辑配置文件；
4.编译并执行。

1.发布方实现：demo01_pub.cpp

/*
    需求: 实现基本的话题通信，一方发布数据，一方接收数据，
         实现的关键点:
         1.发送方
         2.接收方
         3.数据(此处为普通文本)

         PS: 二者需要设置相同的话题


    消息发布方:
        循环发布信息:HelloWorld 后缀数字编号

    实现流程:
        1.包含头文件 
        2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
        3.实例化 ROS 句柄
        4.实例化 发布者 对象
        5.组织被发布的数据，并编写逻辑发布数据

*/
// 1.包含头文件 
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h" //普通文本类型的消息
#include <sstream>

int main(int argc, char  *argv[])
{   
    //设置编码，避免中文乱码
    setlocale(LC_ALL,"");

    //2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
    // 参数1和参数2 后期为节点传值会使用
    // 参数3 是节点名称，是一个标识符，需要保证运行后，在 ROS 网络拓扑中唯一
    ros::init(argc,argv,"talker");

    //3.实例化 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;//该类封装了 ROS 中的一些常用功能

    //4.实例化 发布者 对象
    //泛型: 发布的消息类型
    //参数1: 要发布到的话题
    //参数2: 队列中最大保存的消息数，超出此阀值时，先进的先销毁(时间早的先销毁)
    ros::Publisher pub = nh.advertise<std_msgs::String>("chatter",10);

    //5.组织被发布的数据，并编写逻辑发布数据
    //数据(动态组织)
    std_msgs::String msg;

    std::string msg_front = "Hello 你好！"; //消息前缀
    int count = 0; //消息计数器

    //逻辑(一秒1次/1HZ)
    ros::Rate r(1);

    //节点不死
    while (ros::ok())
    {
        //使用 stringstream 拼接字符串与编号
        std::stringstream ss;
        ss << msg_front << count;
        msg.data = ss.str();

        //发布消息
        pub.publish(msg);

        //加入调试，打印发送的消息
        ROS_INFO("发送的消息是:%s",msg.data.c_str());

        //根据前面制定的发送频率自动休眠 休眠时间 = 1/频率；
        r.sleep();
        
        count++;//循环结束前，让 count 自增
    }


    return 0;
}

2.订阅方实现：demo02_sub.cpp

/*
    需求: 实现基本的话题通信，一方发布数据，一方接收数据，
         实现的关键点:
         1.发送方
         2.接收方
         3.数据(此处为普通文本)


    消息订阅方:
        订阅话题并打印接收到的消息

    实现流程:
        1.包含头文件 
        2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
        3.实例化 ROS 句柄
        4.实例化 订阅者 对象
        5.处理订阅的消息(回调函数)
        6.设置循环调用回调函数

*/
// 1.包含头文件 
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"


//通过msg_p获取并操作订阅到的数据
void doMsg(const std_msgs::String::ConstPtr& msg_p){
    ROS_INFO("我听见:%s",msg_p->data.c_str());
    // ROS_INFO("我听见:%s",(*msg_p).data.c_str());
}


int main(int argc, char  *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");

    //2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
    ros::init(argc,argv,"listener");

    //3.实例化 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;

    //4.实例化 订阅者 对象
    //5.处理订阅的消息(回调函数)
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe<std_msgs::String>("chatter",10,doMsg);

    //6.设置循环调用回调函数
    ros::spin();//循环读取接收的数据，并调用回调函数处理

    return 0;
}

3.编辑配置文件CMakeList

add_executable(demo01_pub
  src/demo01_pub.cpp
)
add_executable(demo02_sub
  src/demo02_sub.cpp
)

target_link_libraries(demo01_pub
  ${catkin_LIBRARIES}
)
target_link_libraries(demo02_sub
  ${catkin_LIBRARIES}
)

然后ctrl + shift + B 编译后再执行：编译完成后启动roscore ，再启动发布节点，再启动订阅节点，效果如下。。。
在这里插入图片描述

一些注意事项：

补充0:
vscode 中的 main 函数 声明 int main(int argc, char const *argv[]){}，默认生成 argv 被 const 修饰，需要去除该修饰符

补充1:
ros/ros.h No such file or directory …
检查 CMakeList.txt find_package 依赖出现重复,删除多出来的包即可
在这里插入图片描述
补充2:
订阅时，第一条数据丢失
原因: 发送第一条数据时， publisher 还未在 roscore 注册完毕
解决: 注册后，加入休眠 ros::Duration(3.0).sleep(); 延迟第一条数据的发送

补充3:
可以新开一个终端，输入rqt_graph查看计算图
在这里插入图片描述

4.话题通信自定义msg

ROS 中通过 std_msgs 封装了一些原生的数据类型,比如:String、Int32、Int64、Char、Bool、Empty… 但是，这些数据一般只包含一个 data 字段，结构的单一意味着功能上的局限性，当传输一些复杂的数据，比如: 激光雷达的信息… std_msgs 由于描述性较差而显得力不从心，这种场景下可以使用自定义的消息类型

msgs只是简单的文本文件，每行具有字段类型和字段名称，可以使用的字段类型有：

int8, int16, int32, int64 (或者无符号类型: uint*)

float32, float64

string

time, duration

other msg files

variable-length array[] and fixed-length array[C]

ROS中还有一种特殊类型：Header，标头包含时间戳和ROS中常用的坐标帧信息。会经常看到msg文件的第一行具有Header标头。

现在要自定义消息，该消息包含人的信息：姓名、身高、年龄等。
1.定义msg文件
功能包下新建 msg 目录，添加文件 Person.msg

string name
uint16 age
float64 height

2.编辑配置文件
package.xml中添加编译依赖与执行依赖

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

一条是编译，一条是运行
在这里插入图片描述

CMakeLists.txt编辑 msg 相关配置

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  roscpp
  rospy
  std_msgs
  message_generation
)
# 需要加入 message_generation,必须有 std_msgs

放开后多添加一个编译依赖
在这里插入图片描述

## 配置 msg 源文件
add_message_files(
  FILES
  Person.msg
)

放开后添加自定义msg文件
在这里插入图片描述

# 生成消息时依赖于 std_msgs
generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

直接找到并放开
在这里插入图片描述

#执行时依赖
catkin_package(
#  INCLUDE_DIRS include
#  LIBRARIES demo02_talker_listener
  CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
#  DEPENDS system_lib
)

放开后，多添加一个执行依赖
在这里插入图片描述

然后编译生成中间文件：之后只要调用头文件就可以正常使用了。
在这里插入图片描述

5.自定义msg的调用(C++)

vscode 配置
为了方便代码提示以及避免误抛异常，需要先配置 vscode，将前面生成的 head 文件路径配置进 c_cpp_properties.json 的 includepath属性:

右击头文件所在的包，在集成终端中打开，并输入pwd
会得到这个头文件的路径
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
把这个路径复制到这个文件的includePath中，把最后的包名改成 * * 可以包括进所有包，添加的时候，前一条路径最后面的逗号别忘了加
在这里插入图片描述

发布方
和之前一样的道理，只不过发送的消息不同

/*
    需求: 循环发布人的信息

*/

#include "ros/ros.h"
#include "plumbing_pub_sub/Person.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,""); //避免输出乱码

    //1.初始化 ROS 节点
    ros::init(argc,argv,"banZhuRen");

    //2.创建 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;

    //3.创建发布者对象
    ros::Publisher pub = nh.advertise<plumbing_pub_sub::Person>("chatter_person",1000);

    //4.组织被发布的消息，编写发布逻辑并发布消息

    //创建被发布的数据
    plumbing_pub_sub::Person p;
    p.name = "孙悟空";
    p.age = 2000;
    p.height = 1.45;

    //发布频率
    ros::Rate r(1);

    //循环发布
    while (ros::ok())
    {
        pub.publish(p);
        p.age += 1;
        ROS_INFO("我叫:%s,今年%d岁,高%.2f米", p.name.c_str(), p.age, p.height);

        r.sleep();
        ros::spinOnce();
    }


    return 0;
}

订阅方

/*
    需求: 订阅人的信息

*/

#include "ros/ros.h"
#include "plumbing_pub_sub/Person.h"

void doPerson(const plumbing_pub_sub::Person::ConstPtr& person_p){
    ROS_INFO("订阅的人信息:%s, %d, %.2f", person_p->name.c_str(), person_p->age, person_p->height);
}

int main(int argc, char *argv[])
{   
    setlocale(LC_ALL,"");

    //1.初始化 ROS 节点
    ros::init(argc,argv,"jiaZhang");

    //2.创建 ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;

    //3.创建订阅者对象
    //4.回调函数中处理 person
    ros::Subscriber sub = nh.subscribe<plumbing_pub_sub::Person>("chatter_person",10,doPerson);

    //5.转头执行回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

配置CMakeList
需要添加 add_dependencies 用以设置所依赖的消息相关的中间文件。
以保证先编译自定义msg文件，再去编译cpp源文件

add_executable(新发布方源文件名 src/源文件名.cpp)
add_executable(新订阅方源文件名 src/源文件名.cpp)



add_dependencies(新发布方源文件名 ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
add_dependencies(新订阅方源文件名 ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)


target_link_libraries(新发布方源文件名
  ${catkin_LIBRARIES}
)
target_link_libraries(新订阅方源文件名
  ${catkin_LIBRARIES}
)

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

然后编译运行即可。。。。效果和之前差不多，不过这次的消息类型是自定义的。

节点关系图
在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/882408.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

帆软大屏2.0企业制作

帆软大屏2.0企业制作

&#xfffc; 数字化观点中心 / 当前页 如何从0-1制作数据大屏&#xff0c;我用大白话给你解释清楚了 文 | 商业智能BI相关文章 阅读次数&#xff1a;18,192 次浏览 2023-06-08 11:51:49 好莱坞大片《摩天营救》中有这么一个场景&#xff1a; &#xfffc; 你可以看见反派大b…
阅读更多...
设备数字化平台的优势和应用价值

设备数字化平台的优势和应用价值

在现代工业领域&#xff0c;设备的高效管理和维护对于企业的运营和竞争力至关重要。而设备管理系统作为一个强大的工具&#xff0c;可以极大地提升设备管理和维护的效率&#xff0c;从而实现生产效益的最大化。本文将探讨设备数字化平台的优势和应用价值。 设备数字化平台是一款…
阅读更多...
蓝桥杯嵌入式省一教程：（一）点亮LED

蓝桥杯嵌入式省一教程：（一）点亮LED

如同所有编程入门的第一个教程——打印"Hello world"一样&#xff0c;点亮LED可以算得上是嵌入式开发中的"Hello world"&#xff0c;所有的单片机开发入门都从这里开始。 在点亮LED前&#xff0c;我们需要先了解一个重要概念——GPIO(General Purpose Inp…
阅读更多...
【C++】queue容器

【C++】queue容器

1.queue容器基本概念 2.queue常用接口 #include <iostream> using namespace std;//队列queue #include<queue>//创建Person类 class Person { public:Person(string name, int age){this->m_Name name;this->m_Age age;}string m_Name; //姓名int m_Age; …
阅读更多...
【hive】hive中row_number() rank() dense_rank()的用法

【hive】hive中row_number() rank() dense_rank()的用法

hive中row_number() rank() dense_rank()的用法 一、函数说明 主要是配合over()窗口函数来使用的&#xff0c;通过over(partition by order by )来反映统计值的记录。 rank() over()是跳跃排序&#xff0c;有两个第二名时接下来就是第四名(同样是在各个分组内)dense_rank() …
阅读更多...
04-分支语句和逻辑运算符

04-分支语句和逻辑运算符

分支语句和逻辑运算符 6.1、if语句 if 结构 例子 统计输入的字符数、空格数 // if.cpp -- using the if statement #include <iostream> int main() {using std::cin; // using declarationsusing std::cout;char ch;int spaces 0;int total 0;cin.get(ch);wh…
阅读更多...
mysql数据库设置创建时间和更新时间自动更新

mysql数据库设置创建时间和更新时间自动更新

1、创建时间&#xff1a;CURRENT_TIMESTAMP 2、修改时间&#xff1a;ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP DROP TABLE IF EXISTS mall_pay_info; CREATE TABLE mall_pay_info (id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,user_id int(11) DEFAULT NULL COMMENT 用户id,order_no bigint(20)…
阅读更多...
IS3DH加速度计使用SPI和IIC方式读取数据LIS3DH中英文文档和测试代码

IS3DH加速度计使用SPI和IIC方式读取数据LIS3DH中英文文档和测试代码

最近博主在研究一款低功耗加速度计LIS3DH&#xff0c;该加速度计有两种通信模式&#xff0c;IIC和SPI方式。IIC通信方式搞了一下 就好了&#xff0c;但是SPI方式针扎了两天才做出来&#xff0c;现在和大家分享一下心得。 开发环境&#xff1a;MDK keil5 使用芯片&#xff1a…
阅读更多...
Centos7 配置Docker镜像加速器

Centos7 配置Docker镜像加速器

daemon.json 文档说明&#xff1a; docker安装后默认没有daemon.json这个配置文件&#xff0c;需要进行手动创建&#xff0c;docker不管是在哪个平台以何种方式启动, 默认都会来这里读取配置,使用户可以统一管理不同系统下的 docker daemon 配置。 如果在daemon.json文件中进行…
阅读更多...
Syncfusion Essential Studio JavaScrip Crack

Syncfusion Essential Studio JavaScrip Crack

Syncfusion Essential Studio JavaScrip Crack 数据透视表 添加了在将数据透视表导出到PDF文档时自定义列宽的支持。 签名 添加了对在特定位置绘制文本的支持。 Syncfusion Essential Studio for JavaScript在一个包中包含80多个高性能、轻量级、模块化和响应式UI组件。包括Jav…
阅读更多...
Memory Allocators 101 - Write a simple memory allocator

Memory Allocators 101 - Write a simple memory allocator

Memory Allocators 101 - Write a simple memory allocator - Arjun Sreedharan BlogAboutContactPosts GoogleLinkedInGithubFacebookTwitterUMass Amherst 1:11 AM 9th 八月 20160 notes Memory Allocators 101 - Write a simple memory allocator Code related to this…
阅读更多...
数据结构——B-树、B+树、B*树

数据结构——B-树、B+树、B*树

一、B-树 1. B-树概念 B树是一种适合外查找的、平衡的多叉树。一棵m阶&#xff08;m>2&#xff09;的B树&#xff0c;是一棵平衡的M路平衡搜索树&#xff0c;它可以是空树或满足以下性质&#xff1a; &#xff08;1&#xff09;根节点至少有两个孩子。 &#xff08;2&#…
阅读更多...
Integer中缓存池讲解

Integer中缓存池讲解

文章目录 一、简介二、实现原理三、修改缓存范围 一、简介 Integer缓存池是一种优化技术&#xff0c;用于提高整数对象的重用和性能。在Java中&#xff0c;对于整数值在 -128 到 127 之间的整数对象&#xff0c;会被放入缓存池中&#xff0c;以便重复使用。这是因为在这个范围…
阅读更多...
UDP 的报文结构以及注意事项

UDP 的报文结构以及注意事项

UDP协议 1.UDP协议端格式 1.图中的16位UDP长度,表示整个数据报(UDP首部UDP数据)的最大长度 2.若校验和出错,会直接丢弃 2.UDP的报文结构 UDP报文主体分为两个部分:UDP报头(占8个字节)UDP载荷/UDP数据 1.源端口号 16位,2个字节 2.目的端口号 16位,2个字节 3.包长度 指示了…
阅读更多...
laravel框架中批量更新数据

laravel框架中批量更新数据

在php框架中 tp中就有批量更新封装好的 SaveAll 在laravel中有批量插入没有批量更新操作;因此我们可以自己去封装一个 然后批量进行更新操作 封装参考代码: /*** 批量更新** param $tableName 表名称* param string $pk 更新的字段* param array $multipleData 要更新的数据*…
阅读更多...
免费SAFe敏捷工具,SAFe框架执行

免费SAFe敏捷工具,SAFe框架执行

Leangoo领歌覆盖了敏捷项目研发全流程&#xff0c;包括小型团队敏捷开发&#xff0c;Scrum of Scrums大规模敏捷。 Leangoo领歌是ScrumCN&#xff08;scrum.cn&#xff09;旗下的一款永久免费的敏捷研发管理工具。 Leangoo领歌覆盖了敏捷研发全流程&#xff0c;包括小型团队敏…
阅读更多...
七、Linux操作系统下，whichfind如何使用？

七、Linux操作系统下，whichfind如何使用？

1、which命令 &#xff08;1&#xff09;语法&#xff1a;which 参数 &#xff08;2&#xff09;参数&#xff1a;要查找的命令 &#xff08;3&#xff09;示例&#xff1a; 2、find命令 &#xff08;1&#xff09;find 起始路径 -name “被查找的文件名” 注意&#xff1…
阅读更多...
多环境_部署项目

多环境_部署项目

多环境&#xff1a; 指同一套项目代码在不同的阶段需要根据实际情况来调整配置并且部署到不同的机器上。 为什么需要&#xff1f; 1. 每个环境互不影响 2. 区分不同的阶段&#xff1a;开发 / 测试 / 生产 3. 对项目进行优化&#xff1a; 1. 本地日志级别 2. 精简依赖&a…
阅读更多...
虫情测报灯——监测预警分析

虫情测报灯——监测预警分析

KH-CQPest虫情测报灯是专为田间虫害统计、农林虫情测报而研制的设备&#xff0c;利用光、电、数控等技术实现自动诱虫、杀虫、虫体分散、拍照、运输、收集、排水等系统作业等功能&#xff0c;当有害虫出现时&#xff0c;会受到诱集光源的影响&#xff0c;自动飞扑撞向撞击屏&am…
阅读更多...
网络基础——网络协议是什么？

网络基础——网络协议是什么？

作者&#xff1a;Insist-- 个人主页&#xff1a;insist--个人主页 作者会持续更新网络知识和python基础知识&#xff0c;期待你的关注 目录 一、理解网络协议 1、网络协议是什么&#xff1f; 2、网络协议的三要素 二、常见的网络协议 1、TCP/IP协议 2、HTTP协议 3、FTP协…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023