Micro-ros系列教程(2) 利用CubeMX在STM32测试micro-ros_microros freertosd cubemx

前言

前面的文章已经介绍了如何生成micro-ros的静态库

Micro-ros系列教程(1) 在STM32上部署micro-ros包括自定义消息类型_micro ros静态库编译

但是要想使用到我们的项目中还差了一些步骤，那么今天咱就继续我们的micro-ros教程吧。

1.extra_sources文件夹

比如我们之前没有用到的官方里面的extra_sources文件夹内的东西。点开我们可以发现有4个文件

第一个文件夹里面包含了一些传输方式，即XRCE-DDS如何与ROS2-Agent通信，比如目前官方提供好的有串口、USB、UDP这三种，如果有想用什么can、spi，自己照猫画虎去写即可(前提是Agent支持这种通信方式)。大家在上一节可能还记得我们在colcon.meta里面写的内容

 "rmw_microxrcedds": {
            "cmake-args": [
                "-DRMW_UXRCE_MAX_NODES=5",  #最大节点数
                "-DRMW_UXRCE_MAX_PUBLISHERS=6", #最大发布者数量
                "-DRMW_UXRCE_MAX_SUBSCRIPTIONS=4",	#最大订阅者数量
                "-DRMW_UXRCE_MAX_SERVICES=6",		#最大服务端数量
                "-DRMW_UXRCE_MAX_CLIENTS=1",		#最大客户端数量
                "-DRMW_UXRCE_MAX_HISTORY=4",		
                "-DRMW_UXRCE_TRANSPORT=custom"		#自定义传输接口
            ]
        }
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我们选择的是自定义传输接口，就是说我们要复写底层的接口，其实也就复写四个函数分别是

• bool cubemx_transport_open(struct uxrCustomTransport * transport)

• bool cubemx_transport_close(struct uxrCustomTransport * transport)

• size_t cubemx_transport_write(struct uxrCustomTransport* transport, uint8_t * buf, size_t len, uint8_t * err)

• size_t cubemx_transport_read(struct uxrCustomTransport* transport, uint8_t* buf, size_t len, int timeout, uint8_t* err)

  打开microros_transports里面的.c文件可以发现基本都是这样做的，假如官方提供的并不满足你的要求，咱们自己复写一个就行了。

  剩下的custom_memory_manager.c、microros_allocators.c、microros_time.c都是根据FreeRTOS的接口帮我们复写好的内存分配、定时器之类的接口，这部分我们可以直接移植到我们项目中，感兴趣可以自己细究。

  2.以串口DMA通信方式为例移植

  这一步我们我们以串口DMA的方式为例子详细聊聊我们如何把我们编译好的micro-ros静态库移植到自己的工程中来。

  1）根据自己的STM32MCU型号在STM32CubeMX中创建工程项目

  串口+DMA配置：

  STM32与PC基于UART+DMA进行通讯，串口参数配置如下，USARTx_RX DMA配置为Circular模式、优先级均设为Very High，并打开串口全局中断。

  

2) FreeRTOS任务配置：

采用CMSIS_V2接口，FreeRTOS任务堆栈分配要尽量给的大一些，在micro-ros初始化的那个任务(通常是默认任务)的堆栈大小应大于10000bytes，这里我们设置为12000bytes，项目管理中设置工具链为Makefile，之后生成项目文件。

然后我们在工程的文件夹里面新建一个_micro-ros_（当然你也可以自己起别的名字），把静态库，头文件和extra_sources文件夹都拷贝到里面来。

在CubeMX生成的Makefile文件里加入以下内容，熟悉Makefile语法的同学应该来说一目了然了:

#######################################
# micro-ROS addons
#######################################
#添加静态库
LDFLAGS += micro_ros/libmicroros.a
#添加头文件路径
C_INCLUDES += -micro_ros/include

# Add micro-ROS utils
C_SOURCES += micro_ros/extra_sources/custom_memory_manager.c
C_SOURCES += micro_ros/extra_sources/microros_allocators.c
C_SOURCES += micro_ros/extra_sources/microros_time.c

# 包含自定义接口的.c文件，这里我们选择串口DMA通讯
C_SOURCES += micro_ros/extra_sources/microros_transports/dma_transport.c

print_cflags:
	@echo $(CFLAGS)
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microros_transports里面的.c文件并不是所有的都包含进去，而是我们用什么通讯方式就包含哪个，多包含会导致函数重复定义。

当然，有用STMCUBEIDE的同学也可以自己去查找如何包含文件进工程，我在实际项目里面是用cmake去写的，没用过cubeide，这里给出cmake的语法

include_directories(
  #STM32_H7XX
  Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/Inc
  Drivers/BSP/Components/lan8742
  Drivers/STM32H7xx_HAL_Driver/Inc/Legacy
  Drivers/CMSIS/Device/ST/STM32H7xx/Include 
  Drivers/CMSIS/Include 
  Core/Inc
  #MICRO_ROS
  micro_ros/include
  #FREERTOS
  Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/CMSIS_RTOS_V2
  Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/include
  Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/Source/portable/GCC/ARM_CM4F
)

file(GLOB_RECURSE SOURCES CONFIGURE_DEPENDS
  "Core/Startup/*.*"
  "Core/Src/*.c"
  "Drivers/*.c"
  "Middlewares/Third_Party/FreeRTOS/*.c"

  #MICRO_ROS
  "micro_ros/extra_sources/custom_memory_manager.c"
  "micro_ros/extra_sources/microros_allocators.c"
  "micro_ros/extra_sources/microros_time.c"
  "micro_ros/extra_sources/microros_transports/dma_transport.c"
)

add_executable(${PROJECT_NAME}.elf ${SOURCES})
#链接micro_ros库
message(STATUS "link_micro_ros_lib")
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}.elf  ${CMAKE_SOURCE_DIR}/micro_ros/libmicroros.a)
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3) 写一个简单的DEMO

这一步大家可以直接参考官网里面的demo文件改写，在此我就不过多赘述，网上案例也多

若编译报错显示缺少undefined reference to _kill 或者 undefined reference to _getpid，原因是缺少syscalls.c文件，这貌似是cubemx在使用Makefile生成时候的一个小bug，我们可以用其他方式生成项目，然后把这个文件复制过来即可。

生成代理Agent

从下面这张图我们可以看到，嵌入式XRCE-DDS是通过一个Agent功能包接入ROS2网络的，这有点像ros-bridge那味了。

这里推荐鱼香社区的国内版功能包，不得不说小鱼真的为国内开发者方便使用ROS做出了很大的贡献啊！agent 手动编译，不用docker，以及树莓派上使用micros-agent的方法 | 鱼香ROS (fishros.org.cn)

然后运行Agent

ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial -b 115200 --dev /dev/ttyUSB0 -v
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在代理中，应该可以看见以下内容

[1700054987.933909] info     | TermiosAgentLinux.cpp | init                     | running...             | fd: 3
[1700054987.934101] info     | Root.cpp           | set_verbose_level        | logger setup           | verbose_level: 4
[1700054992.280208] info     | Root.cpp           | create_client            | create                 | client_key: 0x5851F42D, session_id: 0x81
[1700054992.280288] info     | SessionManager.hpp | establish_session        | session established    | client_key: 0x5851F42D, address: 0
[1700054992.300421] info     | ProxyClient.cpp    | create_participant       | participant created    | client_key: 0x5851F42D, participant_id: 0x000(1)
[1700054992.317128] info     | ProxyClient.cpp    | create_topic             | topic created          | client_key: 0x5851F42D, topic_id: 0x000(2), participant_id: 0x000(1)
[1700054992.328021] info     | ProxyClient.cpp    | create_publisher         | publisher created      | client_key: 0x5851F42D, publisher_id: 0x000(3), participant_id: 0x000(1)
[1700054992.340587] info     | ProxyClient.cpp    | create_datawriter        | datawriter created     | client_key: 0x5851F42D, datawriter_id: 0x000(5), publisher_id: 0x000(3)
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监听收到stm32发送的节点消息

ros2 topic echo /cubemx_publisher
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补充一点：由于我手里用的是H7系列的芯片，直接使用官方给我们的dma_transport.c在开启Cache后是有问题的，毕竟官方这个是针对F4系列写的demo，如果你和我一样是H7系列又开启了Cache，那么自己在dma_transport.c的read函数里面清除一下Cache缓存

总结

本文在上一小节的基础上介绍了我们如何把micros移植到stm32上面，用的是官方自带的小demo做的实验，后面小节我将会陆续介绍micro-ros中话题的发布订阅、服务、参数之类通信方式如何在工程中的应用。
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