【ROS2机器人入门到实战】做个时钟-系统时间同步_实体ros机器人硬件时钟

2.做个时钟-系统时间同步

写在前面

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你好，我是爱吃鱼香ROS的小鱼。在机器人系统中，时间同步非常重要。

原因在于，硬件系统采集的数据都是随时间变换而变化的，如果当前的控制使用上一时刻的传感器数据判断，就会造成各种问题，比如机器人上一时刻检测到前方有障碍，下一时刻障碍消失了，但此时如果采用过期的数据，就会造成误判。

MicroROS在设计时为我们提供了一系列的API用于时间同步和时间获取，本节我们就通过MicroROS进行时间同步，并最终在OLED上实现一个时钟功能。

最终效果如下:

一、新建工程并添加依赖

1.1 新建工程

新建example15_time_sync工程

1.2 添加依赖

这里需要使用三个库，microros、oled驱动以及时间库Time

[env:featheresp32]
platform = espressif32
board = featheresp32
framework = arduino
lib_deps = 
    https://gitee.com/ohhuo/micro_ros_platformio.git
    adafruit/Adafruit SSD1306@^2.5.7
	paulstoffregen/Time@^1.6.1
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二、编写代码

代码并不多，单个文件，小鱼将相应注释已经加上。

#include <Arduino.h>
#include <micro_ros_platformio.h>

#include <rcl/rcl.h>
#include <rclc/rclc.h>
#include <rclc/executor.h>

#include <TimeLib.h>          // 加载时间库，提供setTime\year\month...函数
#include <Adafruit_GFX.h>     // 加载Adafruit_GFX库
#include <Adafruit_SSD1306.h> // 加载Adafruit_SSD1306库
Adafruit_SSD1306 display;     // 声明对象

rclc_executor_t executor;
rclc_support_t support;
rcl_allocator_t allocator;
rcl_node_t node;

const int timeout_ms = 1000;
static int64_t time_ms;
static time_t time_seconds;
char time_str[25];

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  // 设置通过串口进行MicroROS通信
  set_microros_serial_transports(Serial);
  // 延时时一段时间，等待设置完成
  delay(2000);
  // 初始化内存分配器
  allocator = rcl_get_default_allocator();
  // 创建初始化选项
  rclc_support_init(&support, 0, NULL, &allocator);
  // 创建节点 example15_time_sync
  rclc_node_init_default(&node, "example15_time_sync", "", &support);
  // 创建执行器
  rclc_executor_init(&executor, &support.context, 1, &allocator);

  Wire.begin(18, 19);
  display = Adafruit_SSD1306(128, 64, &Wire);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); // 设置OLED的I2C地址，默认0x3C
  display.setTextSize(2);                    // 设置字体大小，最小为1
  display.clearDisplay();                    // 清空屏幕
  display.setCursor(0, 0);                   // 设置开始显示文字的坐标
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);       // 设置字体颜色
  display.println("hello oled!");            // 输出的字符
}

void loop()
{
  /*=========================同步时间=====================================*/
  while (!rmw_uros_epoch_synchronized()) // 判断时间是否同步
  {
    rmw_uros_sync_session(timeout_ms); //  同步时间
    if (rmw_uros_epoch_synchronized())
    {
      time_ms = rmw_uros_epoch_millis(); // 获取当前时间
      time_seconds = time_ms / 1000;
      setTime(time_seconds + 8 * 3600); // 将当前时间+8H到北京时间然后设置到系统
    }
    delay(10);
    return;
  }

  /*========================获取时间与显示==================================*/
  sprintf(time_str, "%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d ", year(), month(), day(), hour(), minute(), second());

  display.clearDisplay();    // 清空屏幕
  display.setCursor(00, 0);  // 设置开始显示文字的坐标
  display.println(time_str); // 输出的字符
  display.display();
  delay(100);
}
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三、代码注解&API介绍

核心的时间同步代码就三行

• rmw_uros_epoch_synchronized 判断microros是否已经同步时间
• rmw_uros_sync_session 同步时间
• rmw_uros_epoch_millis 获取当前时间

四、下载测试

4.1 编译下载

4.2 启动Agent

接着打开终端启动agent

sudo docker run -it --rm -v /dev:/dev -v /dev/shm:/dev/shm --privileged --net=host microros/micro-ros-agent:$ROS_DISTRO serial --dev /dev/ttyUSB0 -v
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点击下RST按钮，重启开发板，正常可以看到下图内容

4.3 查看是否连通

ros2 node list
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4.4 查看时间

五、总结

本节我们通过三个API完成了MicroROS时间同步功能的开发，最终并将当前时间在OLED上显示出来，但使用有线的方式过于麻烦，下一节我们尝试通过无线WIFI完成时间的同步与MicroROS的通信开发。