参考文献：ROS2 Filesystem

概述

什么是功能包？
工作空间结构如何？
如何新建工作空间和功能包？

功能包

ROS2 软件称为功能包。
ROS2 中最小的构建部件。
专用于一种功能，例如：
- 硬件驱动
- 算法
- 可视化工具
- 库 ...
包可以分组到综合包（例如 navigation2）
- 引用一个或多个相关包
- 只包含执行依赖
- 有利于发布和版本控制

功能包安装选项

Debian Package 功能包	Source Repositories 源代码
Automatic installation 自动安装	"Latest" code “最新”代码
Stable versions 稳定版本	Manual compilation 手动编译
Prebuilt binaries 预建二进制文件	Allows code adjustments 允许代码调整

Debian Package

功能包

Source Repositories

源代码

Automatic installation

自动安装

"Latest" code

“最新”代码

Stable versions

稳定版本

Manual compilation

手动编译

Prebuilt binaries

预建二进制文件

Allows code adjustments

允许代码调整

功能包安装

Debian：

$ sudo apt install ros-<distro>-package-name

实例：$ sudo apt install ros-foxy-nav2-core

! package_name: nav2_core --> install:ros-foxy-nav2-core

自动安装
- 位置: /opt/ros/<distro>/...
- 安装所有需要的依赖条件

源代码安装

下载源码：
- 在自定义工作空间 (如 ~/devel_ws/src):
  $ git clone github_link
- 实例： $ git clone https://github.com/ros/ros_tutorials.git -b foxy-devel
安装此功能包所有的依赖

$ rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro foxy -y
- rosdep ：必备，实例如下
- 管理多个版本控制的功能包： vcstool
  - 版本控制系统 (version control system，VCS) 工具
  - 一个命令行工具，可以更轻松地处理多个存储库。例如：工作空间(如 ~/devel_ws):

$ wget https://raw.githubusercontent.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3/foxy-devel/turtlebot3.repos

$ vcs import src < turtlebot3.repos

功能包内容-文件夹结构

Python功能包

$ ros2 pkg create --build-type ament_python --dependencies [deps] --node-name my_node my_package

文件：

setup.cfg：setuptools 可执行文件放在 lib 中
setup.py：setuptools 的安装脚本

CMake功能包

$ ros2 pkg create --build-type ament_cmake --dependencies [deps] --node-name my_node my_package

package.xml

功能包的元信息
列出包的依赖项

依赖关系

依赖项可以是其他 ROS 包和系统库（例如 Boost）
依赖项：
- <buildtool_depend>：编译工具需要
- <exec_depend>：执行时需要（例如 Python 脚本）
- <build_depend>：编译所需（例如 rclcpp、ament_cmake）
- <test_depend> ：运行单元测试所需
- <build_export_depend> : 如果导出的头文件依赖于其他头文件
- <depend> ：多合一（<build_depend>、<build_export_depend> 和 <exec_depend>）

setup.py

实例 (turtlebot_teleop package): 路径: ~/devel_src/src/turtlebot/turtlebot_teleop

setup(...entry_points={'console_scripts': ['teleop_keyboard = turtlebot3_teleop.script.teleop_keyboard:main'],},)

安装teleop_keyboard的可执行文件到devel_ws/install/turtlebot3_teleop/lib/ turtlebot3_teleop/。

CMakeLists.txt

定义编译规则。例如：

声明可执行文件的编译
如何解析头文件和库引用

主要是 CMake，加上特定于 ament 的内容。

CMakeLists.txt案例：

Colcon-通用型编译工具

编译系统：在单个包上运行
编译工具：对一组包进行操作

使用案例：

# 避免每次调整 python 脚本时都需要重新编译
- $ colcon build --symlink-install
# 编译指定功能包
- $ colcon build --packages-up-to <name-of-pkg>

具体参考colcon官方帮助文档。

Lint 工具

Lint 工具：静态检查 Python 或 C++ 源代码的错误和标准合规性。

对于Python功能包

package.xml
- <test_depend>ament_copyright</test_depend>
- <test_depend>ament_flake8</test_depend>
- <test_depend>ament_pep257</test_depend>

对于CMake功能包

package.xml
- <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
- <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

ament_lint_auto: ament_cmake_copyright, ament_cmake_cppcheck,ament_cmake_flake8, ament_cmake_lint_cmake, ament_cmake_pep257, ament_xmllint
ament_lint_common: ament_clang_format, ament_clang_tidy, ament_cmake_clang_format, ament_cmake_clang_tidy

工作空间

包含具有特定结构的 ROS 2 包的目录
结构

Colcon 在编译 src/ 时候创建 build/ install/ log/

用于开发

源代码空间（src/）：
- 包含功能包的源版本
编译空间（build/）：
- 调用 CMake 并生成工件的位置

准备安装

安装空间（install/）：
- 准备发布的独立包
包结构类似于 /opt/ros/<distro>

环境设置文件

工作空间初始化时生成的安装文件：setup.bash、setup.zsh ...
在使用 ROS 2 之前获取 ROS 2 安装工作空间
- $ source /opt/ros/<distro>/setup.bash
获取自定义的工作空间： $ source <ws-path>/install/setup.bash

---> ROS可以找到并使用ROS环境内的任何资源

编译工作空间示例：

进入工作空间目录：$ cd ~/devel_ws
初始化 ROS 2 安装工作空间 $ source /opt/ros/foxy/setup.bash
安装 rosdep 包的所有依赖项：下载并安装 ROS 包所需的依赖项。
- 第一次，需要运行：
- $ sudo rosdep init
- $ rosdep update
安装功能包的所有依赖项
- 然后可以使用：
- $ rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro foxy -y
编译工作空间
- $ colcon build --symlink-install
在工作空间中编译 colcon 后，导入 ROS 环境：
- $ source <ws-path>/install/setup.bash（包括 /opt/ros/<distro>/setup.bash）

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