ROS自动驾驶学习--ROS话题通讯_ros自动驾驶 小车 订阅 发布 话题

提示：一定要在工作空间中的src目录下,创建一个功能包,依赖是roscpp rospy std_msgs,然后在生成的功能包中的src文件夹下创建本文中的代码,代码创建后需要修改Cmakelist.txt文件后方可正常运行.

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前言

这篇内容主要是介绍一下ROS通讯方式中最常用的一种：话题通信.然后通过一个示例来巩固学习效果,最后做一个进阶,订阅ROS下小乌龟的位置信息,并在终端中显示出来.

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提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、话题通信是什么？

个人理解是 :

1. 有节点在master上注册并发布消息
2. 另外节点也在master上注册,并订阅想要得到的节点消息
3. 订阅节点和发布节点布局限于是一对一,可以一对多
4. 原理图如下:
   
   原理图解释:(解释中的标号不代表原理图中的标号)
   1 发布者和订阅者使用RPC通信在master中注册信息;
   2 master匹配发布者和订阅者的注册信息,然后将对应的发布者RPC端口号发送给订阅者;
   3 订阅者通过RPC端口号连接发布者,然后发布者将TCP的端口号发布给订阅者;
   4 订阅者使用TCP通信连接发布者;
   5 订阅者和发布者通过TCP通信,进行数据交互;
   6 当发布者和订阅者建立了连接以后,即使master关闭,两者依然可以通信.

二、代码示例

1.创建一个发布者

创建发布者的架构如下:

1. 包含对应的头文件;
2. 初始化节点;
3. 创建节点句柄;
4. 使用advertise创建要发布的话题,并设置话题类型,名称,缓.存数;
5. 创建被发布的消息类型
6. 设置话题数据发布频率;
7. 创建话题发布循环;
8. 发布消息;
9. 在话题发布循环中添加rate.sleep();
   代码如下（示例）：

#include "ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"
#include<sstream>
/* 
    发布方实现:
    1 包含头文件
    2.初始化ROS节点
    3.创建节点句柄
    4.创建发布对象
    5.编写发布逻辑并发布数据
    code */

int main(int argc, char *argv[])
{
    //初始化节点
    ros::init(argc,argv,"pub_node");

    //创建节点句柄
    ros::NodeHandle nh;

    //创建发布者对象  advertise语句格式 <消息类型>("话题",缓存数量(缓存机制,先进显出,超过后最先进得被删除))
    ros::Publisher pub=nh.advertise<std_msgs::String>("pub_topic",10);

    //编写发布逻辑并发布消息
    //先创建被发布的消息
    std_msgs::String msg;
    
    //设置发布数据频率 10hz,并在消息后添加编号,
    //添加计数器
    int count;
    ros::Rate rate(10);
    ros::Duration(3.0).sleep(); //休眠延迟消息发布
//编写循环,循环发布消息数据
    while (ros::ok())
    {
        setlocale(LC_ALL,"");
        count++;
        //实现字符串与编号拼接
        std::stringstream ss; //创建一个ss对象
        ss <<"hello ---->"<<count;

        msg.data=ss.str();
        pub.publish(msg);
        //在终端中添加发布日志
        ROS_INFO("发布的数据是:%s",ss.str().c_str());

        rate.sleep();
        
    }
    
    return 0;
}
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完成代码后,修改功能包中的Cmakelist.txt代码,修改的第一个位置是在# add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/com_test_pub_node.cpp)后面添加

add_executable(pub src/pub.cpp)
1

这里面的pub是编译好的项目名,后面的pub.cpp是写的发布者程序名.
修改的第二个位置是:在
#target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node #${catkin_LIBRARIES} #)
后面添加

 target_link_libraries(pub 
   ${catkin_LIBRARIES}
 )
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然后保存Cmakelist.txt文件,返回工作空间,编译之后,在工作空间中输入

source ./devel/setup.bash
rosrun com_test_pub pub
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这里的com_test_pub是创建的功能包,pub是创建的发布者项目名
即可看到如下
运行效果:

2.创建一个订阅者

订阅者的架构与发布者架构相似:
1.包含头文件
2. 初始化ROS节点
3. 创建ROS句柄
4. 创建订阅者话题
5. 处理订阅到的话题中的数据
6. 创建一个spin()函数
7.
订阅者代码如下（示例）：

#include"ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"
/*
1 包含头文件
2 初始化ROS节点
3 创建节点句柄
4 创建订阅者对象
5 订阅数据处理
6 声明一个spin函数
*/
void doMsg(const std_msgs::String::ConstPtr &msg){
    //通过msg参数获取并操作订阅到的数据
    setlocale(LC_ALL,"");
    ROS_INFO("订阅的数据:%s",msg->data.c_str());

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    //初始化ROS节点
    ros::init(argc,argv,"listen");
    
    // 创建ROS 句柄
    ros::NodeHandle nh;

    //创建订阅者对象 使用subscribe句式进行话题订阅(需要订阅的话题名称,缓存数两,回调函数(处理接收到的话题数据))
    ros::Subscriber listen= nh.subscribe("pub_topic",10,doMsg);//

    ros::spin(); //语句执行完之后回头一下 处理回调函数

    return 0;
}
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同样,订阅者创建完以后,也要在Cmakelist.txt文件中的对应位置添加:(可以写在发布者的add_executable和target_link_libraries的后面)

add_executable(listen src/listen.cpp)


 target_link_libraries(listen 
 ${catkin_LIBRARIES}
)
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然后保存Cmakelist.txt文件,返回工作空间,编译之后,在工作空间中输入

source ./devel/setup.bash
rosrun com_test_pub pub
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在新开一个终端进入同一个工作空间中输入

source ./devel/setup.bash
rosrun com_test_pub listen 
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这里的com_test_pub是创建的功能包,listen是创建的订阅者项目名
即可看到如下
运行效果:

注意

注意:
先启动订阅者,在启动发布者,这时订阅者终端在接受数据时,可能会出现前几条数据接受不到原因是发布者已经发布出来了数据,但是这时候还没有在master里面注册成功,所以订阅者收不到前几条消息.
解决方法是:在发布者里面加入休眠
注册后，加入休眠 ros::Duration(3.0).sleep(); 延迟第一条数据的发送

进阶

然后进阶一下,订阅一个小乌龟的位置节点,并在终端中显示位置节点中的数据,废话不多说,上代码:

#include "ros/ros.h"
#include"std_msgs/String.h"
#include"turtlesim/Pose.h"

void doMsg(const turtlesim::PoseConstPtr &Msg){
    float x,y,theta,line_ve;
    x=Msg->x;
    y=Msg->y;
    theta=Msg->theta;
    line_ve=Msg->linear_velocity;
    ROS_INFO("I heard pose x:[%f] y:[%f] theta:[%f] ve:[%f]",x, y, theta, line_ve);

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    //初始化节点 定义turtle_pos为设置订阅的节点名
    ros::init(argc,argv,"turtle_pos");

    //创建ROS句柄
    ros::NodeHandle nh;
    
    //创建订阅话题
    ros::Subscriber pos = nh.subscribe("turtle1/pose",100,doMsg);
    ros::spin();
    return 0;
}
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同样,也要在Cmakelist.txt文件中的对应位置添加:(可以写在发布者的add_executable和target_link_libraries的后面)

add_executable(turtlesimPos src/turtlesim_pos_lis.cpp)


target_link_libraries(turtlesimPos 
${catkin_LIBRARIES}
)
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然后编译工作空间,在终端中输入

source ./devel/setup.bash
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接下来的操作步骤:

1. 启动roscore ,在终端中输入 roscore
2. 新开一个终端,或者使用ctrl+shift+T,打开一个新终端,启动小乌龟节点,在终端中输入rosrun turtlesim turtlesim_node
3. 同样的方法,在新开一个终端启动键盘控制节点rosrun turtlesim turtle_teleop_key,这个时候可以用键盘控制小乌龟了,
4. 开启一个新终端中,输入

rosrun com_test_pub turtlesimPos 
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就可以在终端中看到下图

至此,ROS的话题通讯已经完成,可以订阅想要的到的话题数据了.

代码下载连接

此文中的代码已经上传,可以直接通过传送门下载:传送门

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