ROS2计算图中的每个节点都各司其职的在运行某个功能单元,节点之间也难以避免会有数据的传输,也就是通过我们之前介绍的话题和服务实现通信。之前我们已经通过命令行实现过话题的发布和订阅,本篇我们就来尝试下如何通过C++代码来实现发布者和订阅者。
1.创建功能包
首先我们在之前创建的dev_ws工作空间中来创建一个放置节点代码的功能包。 打开一个新的终端,cd到dev_ws/src目录下,然后运行创建功能包的指令:
ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub
很快就创建好了一个叫做cpp_pubsub的功能包。
2.创建发布者节点
在cpp_pubsub的src文件夹下,创建一个发布者节点的代码文件publisher_member_function.cpp,然后拷贝以下代码放进去:
#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
using namespace std::chrono_literals;
/* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a* member function as a callback from the timer. */
class MinimalPublisher : public rclcpp::Node{
public:
MinimalPublisher()
: Node("minimal_publisher"), count_(0)
{
publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
timer_ = this->create_wall_timer(
500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
}
private:
void timer_callback()
{
auto message = std_msgs::msg::String();
message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
publisher_->publish(message);
}
rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
size_t count_;
};
int main(int argc, char * argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv);
rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
rclcpp::shutdown();
return 0;
}
这就是一个简单的发布者代码,我们来对代码做下解析。
#include <chrono>
#include <functional>
#include <memory>
#include <string>
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
using namespace std::chrono_literals;
首先是包含各种头文件,比如需要用到的一些标准C++头文件。rclcpp/rclcpp.hpp是ROS2中常用C++接口的头文件,使用C++编写的ROS2节点程序一定需要包含该头文件。std_msgs/msg/string.hpp是ROS2中字符串消息的头文件,后边我们会周期发布一个HelloWorld的字符串消息,所以需要包含该头文件。
class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
这一行代码是创建一个节点类MinimalPublisher,从rclcpp::Node这个ROS2节点基类继承而来。
public:
MinimalPublisher()
: Node("minimal_publisher"), count_(0)
{
publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
timer_ = this->create_wall_timer(
500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
}
这是节点类MinimalPublisherd的构造函数,将count_变量初始化为0,节点名初始化为“minimal_publisher”。构造函数内先是创建了一个发布者,发布的话题名是topic,话题消息是String,保存消息的队列长度是10,然后创建了一个定时器timer_,做了一个500ms的定时,每次触发定时器后,都会运行回调函数timer_callback。
Private:
void timer_callback()
{
auto message = std_msgs::msg::String();
message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
publisher_->publish(message);
}
timer_callback是这里的关键,每次触发都会发布一次话题消息。message中保存的字符串是Hello world加一个计数值,然后通过RCLCPP_INFO宏函数打印一次日志信息,再通过发布者的publish方法将消息发布出去。
rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
size_t count_;
这里是创建定时器、发布者和计数变量的。
int main(int argc, char * argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv);
rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
rclcpp::shutdown();
return 0;
}
最后就是main函数啦,先初始化ROS2节点,然后使用rclcpp::spin创建MinimalPublisher,并且进入自旋锁,当退出锁时,就会关闭节点结束啦。 完成以上发布者的代码后,功能包里还有一些内容需要设置。
- 设置依赖项
打开功能包的package.xml文件,先把这些基础信息填写好:
<description>Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp</description>
<maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
<license>Apache License 2.0</license>
然后还需要添加依赖项,放到ament_cmake下边:
<depend>rclcpp</depend>
<depend>std_msgs</depend>
- 设置编译规则
接下来打开CMakeLists.txt文件,在find_package语句下,新加入两行:
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)
然后再设置具体的编译规则:
add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)
最后还要设置安装的规则,这样ros2 run命令才找的到执行文件:
install(TARGETS
talker
DESTINATION
lib/${PROJECT_NAME})
完整的CMakeLists.txt文件应该就是这样的啦
cmake_minimum_required(VERSION 3.5)project(cpp_pubsub)
# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()
if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()
find_package(ament_cmake REQUIRED)find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)
add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)
install(TARGETS talker DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})
ament_package()
3.创建订阅者
还是回到功能包的src文件夹下,接下来创建订阅者的代码subscriber_member_function.cpp:
#include <memory>
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
using std::placeholders::_1;
class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node{
public:
MinimalSubscriber()
: Node("minimal_subscriber")
{
subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
"topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
}
private:
void topic_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg) const
{
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg->data.c_str());
}
rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;};
int main(int argc, char * argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv);
rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
rclcpp::shutdown();
return 0;
}
还是来解析下代码。
public:
MinimalSubscriber()
: Node("minimal_subscriber")
{
subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
"topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
}
订阅者的代码整体流程和发布者类似,现在的节点名叫minimal_subscriber,构造函数中创建了订阅者,订阅String消息,订阅的话题名叫做“topic”,保存消息的队列长度是10,当订阅到数据时,会进入回调函数topic_callback。
private:
void topic_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg) const
{
RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg->data.c_str());
}
rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;
回调函数中会收到String消息,然后并没有做太多处理,只是通过RCLCPP_INFO打印出来。 main函数中的内容和发布者几乎是一致的,就不再赘述。 由于该节点的依赖项和发布者一样,我们就不需要修改package.xml文件了,不过编译规则CMakeList.txt还是得加一些内容:
add_executable(listener src/subscriber_member_function.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)
install(TARGETS
talker
listener
DESTINATION
lib/${PROJECT_NAME})
4.编译并运行
编译前先确认下功能包的依赖项有没有都安装好,在dev_ws路径下运行如下命令:
rosdep install -i --from-path src --rosdistro <distro> -y
安装完毕后还是在该路径下编译cpp_pubsub功能包:
colcon build --packages-select cpp_pubsub
编译完成后,打开一个新的终端,设置工作空间的环境变量后,运行发布者:
. install/setup.bash
ros2 run cpp_pubsub talker
运行成功后可以看到终端每隔0.5s打印一次日志信息: 再打开一个新的终端,类似的操作,运行订阅者:
. install/setup.bash
ros2 run cpp_pubsub listener