ROS机器人：全网最实用的STM32和ROS的串口通信方案
STM32做ROS机器人底层驱动的串口通信问题、其他需要stm32和ros通信的小伙伴也可以使用。
STM32端和ROS端都有一个数据发送函数和一个数据接收函数，发送和接收的内容就是如上图所示的数据包，该数据包含有数据头（55aa）、数据尾（0d0a）、校验（crc8），保证数据正确安全。通信协议也容易自行扩展更改。 <2> 本方案提供的API实现的功能 STM32向ROS发送左轮实时轮速、右轮实时轮速、航向角、预留控制位(一个字节可灵活使用)。 ROS向STM32发送左轮设定速度、右轮设定速度、预留控制位(一个字节可灵活使用)。
于是，这里发送大于一个字节的数据，就需要采用共用体的方法。 关于共用体，你只需要知道以下几点： （1） C语言的一种机制，结构体内不同成员共享内存的机制，（即内存地址一致） （2） 同一时刻，只能访问其中的一个成员 （3） 不同成员，按照成员类型的性质进行内存访问，这个访问机制就是咱们使用的特性 <2> 这里是如何使用共用体的？ 关于该协议中发送\接收数据的原理介绍，这里利用c语言中的共用体特性，通信的两端都定义同样数据结构的共用体，该共用体中包含一个short\int\float类型的变量和一个unsigned char类型的数组，该数组的大小和short\int\float字节大小对应。这样发送和接收数据时，就只发送或者接收共用体中的unsigned char数组的元素。
//发送数据（左轮速、右轮速、航向角）共用体（-32767 - +32768）
union sendData
{
short d;
unsigned char data[2];
}leftVelNow,rightVelNow,angleNow;
具体原理流程如下图：
==这里有几条特别要注意的，这些是代码部署的前提== （1）确保STM32端和ROS端串口波特率一定保持一致。 （2）确保STM32串口的Tx和Rx是按照上图和TTL转USB模块连接在一起，一定不是Tx和Tx相连接，Rx同理，也要测试连接线的好坏。 （3）确保装载Linux系统的设备，具有CH340\CH341的驱动，一般都有，但是TX2板子自带的系统就没有，解决方法网上很多，也可以直接刷系统，刷系统 点击这里。 （4）确保自己的串口在Linux系统上具有超级用户权限（一般默认都不具有该权限），一般插上TTL转USB模块，系统会出现ttyUSB0的串口设备。 （5）一定将给大家的ROS功能包中mbot_linux_serial.cpp文件中的的串口设备名字，改为大家自己的设备名字
boost::asio::serial_port sp(iosev, "/dev/ttyUSB0"); #默认是/dev/ttyUSB0，如若不是必须更改
<2> 查看串口设备方法 Linux设备插上TTL转USB模块后，打开一个终端，输入下面命令，回车
ls -l /dev/ttyUSB*
如果终端出现类似下面的，说明你的串口设备已经被识别，比如这里/dev/ttyUSB0为串口设备的名字
crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Aug 3 21:46 /dev/ttyUSB0
如果你使用的虚拟机的话，就算有驱动可能也识别不到设备，这个时候你需要对虚拟机进行设置。 点击菜单栏的编辑，然后点击首选项，出现类似下面的图
点击USB，出现如下图，选择，将设备连接到虚拟机，点击确定，插拔串口设备，以后每次插拔设备，都是自动连接到虚拟机上
<3> 串口权限设置方法 在终端中输入下面命令
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0 #按照自己的设备名字对ttyUSB0进行更改
如果没有返回任何字符，说明串口设备权限设置成功，但是这个方法，在每次使用串口设备前都要进行这样的操作 其实也有一劳永逸的方法，下次介绍。 <4> 测试代码工程下载 ==在公众号：小白学移动机器人，发送：串口通信，即可获得测试代码工程文件== 我们的口号是：关注即可提高学习效率
工程文件包括： （1）STM32端：STM32F103与ROS串口通信测试工程文件 （2）ROS端：ROS与STM32F103串口通信测试功能包文件 STM32程序结构： 主要包括： （1）串口通信硬件初始化程序文件usart.c，参数为波特率设置，这里默认设置115200 （2）通信协议程序文件mbotLinuxUsart.c （3）系统结构测试主程序文件main.c
ROS测试功能包程序结构： 主要包括： （1）通信协议以及串口配置程序文件mbot_linux_serial.cpp （2）系统结构测试主程序文件publish_node.cpp （3）一个基础ROS功能包具备的其他程序文件
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "mbotLinuxUsart.h"//引用该头文件是使用，通信协议的前提
//测试发送变量
short testSend1 =5000;
short testSend2 =2000;
short testSend3 =1000;
unsigned char testSend4 = 0x05;
//测试接收变量
int testRece1 =0;
int testRece2 =0;
unsigned char testRece3 = 0x00;
int main(void)
{
//======================================硬件初始化====================================================
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置中断优先级分组2
uart_init(115200); //串口初始化为115200
//=======================================循环程序=====================================================
while(1)
{
//将需要发送到ROS的数据，从该函数发出，前三个数据范围（-32768 - +32767），第四个数据的范围(0 - 255)
usartSendData(testSend1,testSend2,testSend3,testSend4);
//必须的延时
delay_ms(13);
}
}
//====================================串口中断服务程序=================================================
void USART1_IRQHandler()
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);//首先清除中断标志位
//从ROS接收到的数据，存放到下面三个变量中
usartReceiveOneData(&testRece1,&testRece2,&testRece3);
}
}
//===========================================END=======================================================
<2>ROS端 ==前提：已成功安装ROS== 第一步：创建工作空间，并编译（已经创建过工作空间的直接跳到第二步） 打开一个终端，依次执行下面命令
mkdir -p ~/catkin_ws_test/src
cd catkin_ws_test
catkin_make
第二步：将下载的topic_example功能包复制到src目录下
cd src
手动复制即可
cd ..
catkin_make
出现下图即编译成功
roscore
<3>打开新终端，启动测试功能包
#查看串口设备
ls -l /dev/ttyUSB*
终端打印下面信息
crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Aug 3 21:46 /dev/ttyUSB0
==如果这里不是/dev/ttyUSB0，一定要更改ROS功能包中mbot_linux_serial.cpp文件中的的串口设备名字==
#添加设备权限
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0 #根据自己的设备名自行改变
#source
cd catkin_ws_test
source devel/setup.bash
#启动功能包节点
rosrun topic_example publish_node
终端出现下面的图，打印的是从STM32接收的测试数据
同时可以使用keil仿真，查看ROS向STM32发送的测试数据，出现下图
此时，串口通信的测试就实验成功了，这里给大家提供了完整的demo，完整的实现通信功能，针对各自具体的任务可以把demo当做例程自行进行更改。 关于代码细节，以及流程，代码的注释写的也十分清楚，稍微看看就很清楚。 为了让更多人，看到这篇文章，希望多多点赞、评论、收藏。多谢。
开心洋葱 , 版权所有丨如未注明 , 均为原创丨未经授权请勿修改 , 转载请注明stm32和ros的串口通信！
于是，这里发送大于一个字节的数据，就需要采用共用体的方法。 关于共用体，你只需要知道以下几点： （1） C语言的一种机制，结构体内不同成员共享内存的机制，（即内存地址一致） （2） 同一时刻，只能访问其中的一个成员 （3） 不同成员，按照成员类型的性质进行内存访问，这个访问机制就是咱们使用的特性 <2> 这里是如何使用共用体的？ 关于该协议中发送\接收数据的原理介绍，这里利用c语言中的共用体特性，通信的两端都定义同样数据结构的共用体，该共用体中包含一个short\int\float类型的变量和一个unsigned char类型的数组，该数组的大小和short\int\float字节大小对应。这样发送和接收数据时，就只发送或者接收共用体中的unsigned char数组的元素。
//发送数据（左轮速、右轮速、航向角）共用体（-32767 - +32768）
union sendData
{
short d;
unsigned char data[2];
}leftVelNow,rightVelNow,angleNow;
具体原理流程如下图：
==这里有几条特别要注意的，这些是代码部署的前提== （1）确保STM32端和ROS端串口波特率一定保持一致。 （2）确保STM32串口的Tx和Rx是按照上图和TTL转USB模块连接在一起，一定不是Tx和Tx相连接，Rx同理，也要测试连接线的好坏。 （3）确保装载Linux系统的设备，具有CH340\CH341的驱动，一般都有，但是TX2板子自带的系统就没有，解决方法网上很多，也可以直接刷系统，刷系统 点击这里。 （4）确保自己的串口在Linux系统上具有超级用户权限（一般默认都不具有该权限），一般插上TTL转USB模块，系统会出现ttyUSB0的串口设备。 （5）一定将给大家的ROS功能包中mbot_linux_serial.cpp文件中的的串口设备名字，改为大家自己的设备名字
boost::asio::serial_port sp(iosev, "/dev/ttyUSB0"); #默认是/dev/ttyUSB0，如若不是必须更改
<2> 查看串口设备方法 Linux设备插上TTL转USB模块后，打开一个终端，输入下面命令，回车
ls -l /dev/ttyUSB*
如果终端出现类似下面的，说明你的串口设备已经被识别，比如这里/dev/ttyUSB0为串口设备的名字
crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Aug 3 21:46 /dev/ttyUSB0
如果你使用的虚拟机的话，就算有驱动可能也识别不到设备，这个时候你需要对虚拟机进行设置。 点击菜单栏的编辑，然后点击首选项，出现类似下面的图
点击USB，出现如下图，选择，将设备连接到虚拟机，点击确定，插拔串口设备，以后每次插拔设备，都是自动连接到虚拟机上
<3> 串口权限设置方法 在终端中输入下面命令
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0 #按照自己的设备名字对ttyUSB0进行更改
如果没有返回任何字符，说明串口设备权限设置成功，但是这个方法，在每次使用串口设备前都要进行这样的操作 其实也有一劳永逸的方法，下次介绍。 <4> 测试代码工程下载 ==在公众号：小白学移动机器人，发送：串口通信，即可获得测试代码工程文件== 我们的口号是：关注即可提高学习效率
工程文件包括： （1）STM32端：STM32F103与ROS串口通信测试工程文件 （2）ROS端：ROS与STM32F103串口通信测试功能包文件 STM32程序结构： 主要包括： （1）串口通信硬件初始化程序文件usart.c，参数为波特率设置，这里默认设置115200 （2）通信协议程序文件mbotLinuxUsart.c （3）系统结构测试主程序文件main.c
ROS测试功能包程序结构： 主要包括： （1）通信协议以及串口配置程序文件mbot_linux_serial.cpp （2）系统结构测试主程序文件publish_node.cpp （3）一个基础ROS功能包具备的其他程序文件
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "mbotLinuxUsart.h"//引用该头文件是使用，通信协议的前提
//测试发送变量
short testSend1 =5000;
short testSend2 =2000;
short testSend3 =1000;
unsigned char testSend4 = 0x05;
//测试接收变量
int testRece1 =0;
int testRece2 =0;
unsigned char testRece3 = 0x00;
int main(void)
{
//======================================硬件初始化====================================================
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置中断优先级分组2
uart_init(115200); //串口初始化为115200
//=======================================循环程序=====================================================
while(1)
{
//将需要发送到ROS的数据，从该函数发出，前三个数据范围（-32768 - +32767），第四个数据的范围(0 - 255)
usartSendData(testSend1,testSend2,testSend3,testSend4);
//必须的延时
delay_ms(13);
}
}
//====================================串口中断服务程序=================================================
void USART1_IRQHandler()
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);//首先清除中断标志位
//从ROS接收到的数据，存放到下面三个变量中
usartReceiveOneData(&testRece1,&testRece2,&testRece3);
}
}
//===========================================END=======================================================
<2>ROS端 ==前提：已成功安装ROS== 第一步：创建工作空间，并编译（已经创建过工作空间的直接跳到第二步） 打开一个终端，依次执行下面命令
mkdir -p ~/catkin_ws_test/src
cd catkin_ws_test
catkin_make
第二步：将下载的topic_example功能包复制到src目录下
cd src
手动复制即可
cd ..
catkin_make
出现下图即编译成功
roscore
<3>打开新终端，启动测试功能包
#查看串口设备
ls -l /dev/ttyUSB*
终端打印下面信息
crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Aug 3 21:46 /dev/ttyUSB0
==如果这里不是/dev/ttyUSB0，一定要更改ROS功能包中mbot_linux_serial.cpp文件中的的串口设备名字==
#添加设备权限
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0 #根据自己的设备名自行改变
#source
cd catkin_ws_test
source devel/setup.bash
#启动功能包节点
rosrun topic_example publish_node
终端出现下面的图，打印的是从STM32接收的测试数据
同时可以使用keil仿真，查看ROS向STM32发送的测试数据，出现下图
此时，串口通信的测试就实验成功了，这里给大家提供了完整的demo，完整的实现通信功能，针对各自具体的任务可以把demo当做例程自行进行更改。 关于代码细节，以及流程，代码的注释写的也十分清楚，稍微看看就很清楚。 为了让更多人，看到这篇文章，希望多多点赞、评论、收藏。多谢。
开心洋葱 , 版权所有丨如未注明 , 均为原创丨未经授权请勿修改 , 转载请注明stm32和ros的串口通信！
//发送数据（左轮速、右轮速、航向角）共用体（-32767 - +32768）
union sendData
{
short d;
unsigned char data[2];
}leftVelNow,rightVelNow,angleNow;
boost::asio::serial_port sp(iosev, "/dev/ttyUSB0"); #默认是/dev/ttyUSB0，如若不是必须更改
ls -l /dev/ttyUSB*
crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Aug 3 21:46 /dev/ttyUSB0
点击USB，出现如下图，选择，将设备连接到虚拟机，点击确定，插拔串口设备，以后每次插拔设备，都是自动连接到虚拟机上 <3> 串口权限设置方法 在终端中输入下面命令 sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0 #按照自己的设备名字对ttyUSB0进行更改
工程文件包括： （1）STM32端：STM32F103与ROS串口通信测试工程文件 （2）ROS端：ROS与STM32F103串口通信测试功能包文件 STM32程序结构： 主要包括： （1）串口通信硬件初始化程序文件usart.c，参数为波特率设置，这里默认设置115200 （2）通信协议程序文件mbotLinuxUsart.c （3）系统结构测试主程序文件main.c ROS测试功能包程序结构： 主要包括： （1）通信协议以及串口配置程序文件mbot_linux_serial.cpp （2）系统结构测试主程序文件publish_node.cpp （3）一个基础ROS功能包具备的其他程序文件
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "mbotLinuxUsart.h"//引用该头文件是使用，通信协议的前提
//测试发送变量
short testSend1 =5000;
short testSend2 =2000;
short testSend3 =1000;
unsigned char testSend4 = 0x05;
//测试接收变量
int testRece1 =0;
int testRece2 =0;
unsigned char testRece3 = 0x00;
int main(void)
{
//======================================硬件初始化====================================================
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置中断优先级分组2
uart_init(115200); //串口初始化为115200
//=======================================循环程序=====================================================
while(1)
{
//将需要发送到ROS的数据，从该函数发出，前三个数据范围（-32768 - +32767），第四个数据的范围(0 - 255)
usartSendData(testSend1,testSend2,testSend3,testSend4);
//必须的延时
delay_ms(13);
}
}
//====================================串口中断服务程序=================================================
void USART1_IRQHandler()
{
if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)
{
USART_ClearITPendingBit(USART1,USART_IT_RXNE);//首先清除中断标志位
//从ROS接收到的数据，存放到下面三个变量中
usartReceiveOneData(&testRece1,&testRece2,&testRece3);
}
}
//===========================================END=======================================================
<2>ROS端 ==前提：已成功安装ROS== 第一步：创建工作空间，并编译（已经创建过工作空间的直接跳到第二步） 打开一个终端，依次执行下面命令
mkdir -p ~/catkin_ws_test/src
cd catkin_ws_test
catkin_make
第二步：将下载的topic_example功能包复制到src目录下
cd src
手动复制即可
cd ..
catkin_make
出现下图即编译成功
roscore
<3>打开新终端，启动测试功能包
#查看串口设备
ls -l /dev/ttyUSB*
终端打印下面信息
crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Aug 3 21:46 /dev/ttyUSB0
==如果这里不是/dev/ttyUSB0，一定要更改ROS功能包中mbot_linux_serial.cpp文件中的的串口设备名字==
#添加设备权限
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0 #根据自己的设备名自行改变
#source
cd catkin_ws_test
source devel/setup.bash
#启动功能包节点
rosrun topic_example publish_node
终端出现下面的图，打印的是从STM32接收的测试数据
同时可以使用keil仿真，查看ROS向STM32发送的测试数据，出现下图
此时，串口通信的测试就实验成功了，这里给大家提供了完整的demo，完整的实现通信功能，针对各自具体的任务可以把demo当做例程自行进行更改。 关于代码细节，以及流程，代码的注释写的也十分清楚，稍微看看就很清楚。 为了让更多人，看到这篇文章，希望多多点赞、评论、收藏。多谢。
开心洋葱 , 版权所有丨如未注明 , 均为原创丨未经授权请勿修改 , 转载请注明stm32和ros的串口通信！
#查看串口设备
ls -l /dev/ttyUSB*
crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Aug 3 21:46 /dev/ttyUSB0
#添加设备权限
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0 #根据自己的设备名自行改变
#source
cd catkin_ws_test
source devel/setup.bash
#启动功能包节点
rosrun topic_example publish_node
同时可以使用keil仿真，查看ROS向STM32发送的测试数据，出现下图 此时，串口通信的测试就实验成功了，这里给大家提供了完整的demo，完整的实现通信功能，针对各自具体的任务可以把demo当做例程自行进行更改。 关于代码细节，以及流程，代码的注释写的也十分清楚，稍微看看就很清楚。 为了让更多人，看到这篇文章，希望多多点赞、评论、收藏。多谢。
