ROS学习笔记之七：ROSSerial初试

总体来说，ROS更偏重软件，其涉及的控制、算法都是偏策略或复杂的，但机器人是要和现实世界打交道的，必须有相应的执行机构，使ROS所能做的那些“高、大、上”的工作落地。真正能够和执行硬件打交道、操控起来得心应手的还是MCU，所以如何将MCU控制的硬件和ROS系统相连，可以基于ROS的信息交互机制实现控制和反馈，是学习ROS、基于ROS完成一些任务必须首先化解的问题。

很早我就做了一个4轮全向小车平台，可以将笔记本放置在上面，作为上位机，设计了一个STM32的控制板，驱动4个舵机和4个轮式驱动单元（带反馈的直流电机），通过串口即可控制小车运转：

 

当时就想在笔记本上运行ROS，控制小车运动，相当于那个经典的ROS底盘。可一直没有沉下心来实现ROSSerial，惭愧！希望这次可以借此顺势完成^_^

先从简单的做起吧！

上一篇做了一个STM32的Arduino控制板，并且成功替换了原来的Arduino Nano控制板，将原来的程序移植到STM32平台上，实现了原有的功能。编译后发现资源还富裕很多，在上面应该可以做很多文章，比如PID转速控制；原来那个基于Mega328的Nano有点勉强，不光是资源问题，对AVR的底层也太不熟悉，完全基于Arduino库有点困难。

不过这个先放一下，重点是打通和ROS的通讯，将ROSSerial功能用起来。

ROS的官方教学示例都是以虚拟的小海龟为控制对象，消息、服务均是以控制小海龟作为示例。但小海龟毕竟是虚拟的，而Robot对于很多人而言，是现实存在的。

所以，第一步打算用前文所述的那个小车作为实体的小海龟，尝试一下，可否通过ROS消息控制这个现实世界的小海龟。

作为测试，将geometry_msgs/Twist 中的 linear X 作为 PWM，angular Z 作为舵机转角，每次收到消息走 3 秒。

以上一篇的程序为基础，修改了以下几个部分：

…….

#include<ros.h>      // 190519

#include<geometry_msgs/Twist.h>   // 190519

…….

//-----------190519 ---------------

boolean                           g_bReceived_Msgs;

int                                    gc_iRunTimeCnt;

ros::NodeHandle  nh;

//------------- 190519 ----------------

voidoneWheel_cb( const geometry_msgs::Twist& cmd_msg)

{

  int temp;

  if(cmd_msg.linear.x == 0.0)

  {

       g_ucPara1= BRAKE;

       g_ucPara2= 0;

  }

  else

  {

          if(cmd_msg.linear.x > 0.0)

          {

               g_ucPara1 = FORWARD;

               g_ucPara2 =byte(cmd_msg.linear.x);

          }

          else

          {

               g_ucPara1 = BACKWARD;

               g_ucPara2 = byte(0 -cmd_msg.linear.x);

          }

         }

  temp = int(cmd_msg.angular.z);

         if(temp <0)

         {

          temp = 0;

         }

         if(temp >180)

         {

                   temp = 180;

         }       

         g_ucServoVal = byte(temp);

         g_bReceived_Msgs = true;

         gc_iRunTimeCnt = 3000;

         digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // led 

}

 

ros::Subscriber<geometry_msgs::Twist>sub("turtle_cmd_Vel", oneWheel_cb);

…….

voidsetup()

{

 ………..

  nh.initNode();

  nh.subscribe(sub);

}

voidloop()

{

  ……

      nh.spinOnce();       // 190519

    if(g_bReceived_Msgs)

    {

             g_bReceived_Msgs= false;

             driveMotor(g_ucPara1,g_ucPara2);

             myServo.writeMicroseconds(correctServo(g_ucServoVal));

    }

    if(gc_iRunTimeCnt!=0)

    {

             gc_iRunTimeCnt--;

             if(gc_iRunTimeCnt==0)

             {

                       driveMotor(BRAKE,0);

                       digitalWrite(LED_BUILTIN,LOW);

             }

    }

  }

}

增加了上述语句后，编译通过（在ubuntu环境下，因为只在那里面安装了ROS）：

 

可以看出对于STM32F103C8而言，64K FLASH 只占用了25k（38%），20K RAM只占用了2.7k（13%），在此基础上，可以有很大的发挥空间。

用USB转TTL电平串口模块连接STM32duino控制板：

 

使用消息发布测试：

 

现实世界中的小海龟动起来了！

感觉不错。不过尝试用无线适配器代替USB转TTL电平串口，失败了:(

好像 ROSSerial 协议在通讯过程中不断在用时间同步，经过两个无线模块转发后，可能通讯帧不连贯了，导致通讯只能偶尔成功，多数情况下失败。

看来如果要让这个小海龟无拘无束的跑起来，只能用TK-1之类的小主板放置在小车上了，或者使用树莓派3B+ 放置在小车上，作为中继，通过Wifi实现远程。

这一步的目标算是实现了，证明 ROSSerial可用，而且还比较方便，ROS.lib封装的不错。

下一步要尝试：如果程序框架基于 FreeRTOS编写，是否还可以可靠的使用ROS.lib？通过ROSSerial和ROS主机通讯。

因为我以往的小车控制程序都是基于 uCOS编写的，要移植到Arduino环境下，如果放弃RTOS框架，改写的内容太多，关键是需要自己写调度部分，有些麻烦。感觉移植到FreeRTOS上会方便些，STM32Duino有现成的 FreeRTOS库。

 

注：程序附在 QQ 群 32438885 的共享文件夹中，供参考。