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文章目录

1 创建工作空间和功能包
- 1.1 工作空间
- 1.2 功能包
2 发布者Publisher的编程实现
- 2.1 创建功能包
- 2.2 创建发布者代码(C++)
- - 2.2.1 代码
  - 2.2.2 配置CMakeLists.txt中的编译规则
  - 2.2.3 编译并运行发布者
- 2.3 创建发布者代码(Python)
- - 2.3.1 代码
  - 2.3.2 运行发布者
3 订阅者Subscriber的编程实现
- 3.1 创建订阅者代码(C++)
- - 3.1.1 代码
  - 3.1.2 配置订阅者代码编译规则
- 3.2 创建订阅者代码(python)
- - 3.2.1 代码
  - 3.2.2 运行订阅者
4 话题消息的定义与使用
- 4.1 自定义话题消息
- 4.2 创建Publisher和Subscriber(C++)
- 4.3 创建Publisher和Subscriber(Python)

1 创建工作空间和功能包

1.1 工作空间

工作空间(workspace)是一个存放工程开发相关文件的文件夹，包括：
src：代码空间，存放功能包代码、配置文件、launch文件等
build：编译空间，编译过程中产生的中间文件
devel：开发空间，编译生成的可执行文件、库、脚本等
install：安装空间，install指令安装的默认文件夹，包括最终生成的可执行文件
创建工作空间

1.创建工作空间
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace  //将当前文件夹变成ROS工作空间的属性
2.编译工作空间
cd ~/catkin_ws/    //编译时需要造工作空间根目录相当于此处catkin_ws
catkin_make
3.设置环境变量
source devel/setup.bash  //方便系统找到编译生成的可执行文件
4.检查环境变量
echo $ROS_PACKAGE_PATH

1.2 功能包

创建功能包
同一个工作空间下，不允许存在同名功能包
不同工作空间下，允许存在同名功能包

catkin_create_pkg<package_name> [depend1][depend2][depend3]
//后面的depend是指编译时需要依赖ROS中其他的功能包名

1.创建功能包
cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg test_pkg std_msgs rospy roscpp
2.编译功能包
cd ~/catkin_ws
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash   //添加环境变量

创建生成的功能包下有两个文件夹，以及两个功能包中必须存在的文件：
文件夹：
include用于放置头文件；
src用于放功能包代码；
文件：
package.xml：包括功能包基本信息，编译和运行功能包所需的依赖信息
cmakelists.txt：描述编译规则以及编译的设置

2 发布者Publisher的编程实现

通过话题的发布与订阅实现小海龟的运动控制

2.1 创建功能包

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg learning_topic roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

2.2 创建发布者代码(C++)

cpp文件代码放在创建的功能包对应src目录下

2.2.1 代码

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************//*** 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist，该消息用来控制海龟运动*/#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>int main(int argc, char **argv)
{// ROS节点初始化，ROS中节点不能重名ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");// 创建节点句柄，用来管理ROS相关API资源，ros::NodeHandle n;// 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10ros::Publisher turtle_vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 10);// 设置循环的频率ros::Rate loop_rate(10);// while循环实现：封装数据，发布数据，等待至下一次循环int count = 0;while (ros::ok()){// 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息geometry_msgs::Twist vel_msg;vel_msg.linear.x = 0.5;vel_msg.angular.z = 0.2;// 发布消息turtle_vel_pub.publish(vel_msg);ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z);// 按照循环频率延时loop_rate.sleep();}return 0;
}

2.2.2 配置CMakeLists.txt中的编译规则

将下面两句话添加到功能包cmakelist.txt文件中对应的build位置下

1.设置需要编译的代码和生成的可执行文件
add_executable(velocity_publisher src/velocity_publisher.cpp)
// 将src/velocity_publisher.cpp代码编译成可执行文件velocity_publisher
2.将可执行文件链接到ROS相关库
target_link_libraries(velocity_publisher ${catkin_LIBRARIES})

2.2.3 编译并运行发布者

1.编译
cd ~/catkin_ws
catkin_make
2.添加路径
source devel/setup.bash
3.终端1
roscore
4.终端2
rosrun turtlesim turtle_node
5.在catkin_ws目录下打开终端3
rosrun learning_topic velocity_publisher

如果想省略输入source devel/setup.bash指令，则打开【主文件夹】，按下【ctrl+h】显示隐藏文件，打开【.bashrc】文件，将【source /home/yao/catkin_ws/devel/setup.bash】(一定要是完整路径)指令添加到bashrc的末端，保存退出，重新启动终端生效。采用该方法时，上述步骤5的终端可以在任意位置打开。

2.3 创建发布者代码(Python)

创建与功能包下src同级文件夹scripts，py文件代码放于此

2.3.1 代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
######################################################################### 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twistimport rospy
from geometry_msgs.msg import Twistdef velocity_publisher():# ROS节点初始化rospy.init_node('velocity_publisher', anonymous=True)# 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10turtle_vel_pub = rospy.Publisher('/turtle1/cmd_vel', Twist, queue_size=10)#设置循环的频率rate = rospy.Rate(10) while not rospy.is_shutdown():# 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息vel_msg = Twist()vel_msg.linear.x = 0.5vel_msg.angular.z = 0.2# 发布消息turtle_vel_pub.publish(vel_msg)rospy.loginfo("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z)# 按照循环频率延时rate.sleep()if __name__ == '__main__':try:velocity_publisher()except rospy.ROSInterruptException:pass

设置py文件属性：右击py文件，选择【属性】，点击【权限】，将【允许作为可执行文件】打勾

2.3.2 运行发布者

1.终端1
roscore
2.终端2
rosrun turtlesim turtle_node
3.在catkin_ws文件所在目录下打开终端3
source devel/setup.bash
rosrun learning_topic velocity_publisher.py

3 订阅者Subscriber的编程实现

3.1 创建订阅者代码(C++)

3.1.1 代码

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************//*** 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose*/#include <ros/ros.h>
#include "turtlesim/Pose.h"// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数，回调函数不嵌套，需高效运行
// msg以一个常指针的形式指向turtlesim::Pose的所有数据内容
void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
{// 将接收到的消息打印出来ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg->x, msg->y);
}int main(int argc, char **argv)
{// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "pose_subscriber");// 创建节点句柄ros::NodeHandle n;// 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback// 此处队列为10，相当于是一个缓冲器// 当订阅者发现有/turtle1/pose话题的数据进来时，调用回调函数做处理ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose", 10, poseCallback);// 循环等待回调函数//有消息进来时转到回调函数，无消息时spin自身做死循环ros::spin();return 0;
}

3.1.2 配置订阅者代码编译规则

将下面两句话添加到功能包cmakelist.txt文件中对应的build位置下

add_executable(pose_subscriber src/pose_subscriber.cpp)
target_link_libraries(pose_subscriber ${catkin_LIBRARIES})

编译

1.编译
cd ~/catkin_ws
catkin_make
2.添加路径
source devel/setup.bash
3.终端1
roscore
4.终端2
rosrun turtlesim turtle_node
5.在catkin_ws目录下打开终端3
rosrun learning_topic pose_subscriber
6.在catkin_ws目录下打开终端4
source devel/setup.bash
rosrun learning_topic velocity_publisher

当采用【source devel/setup.bash】添加路径时，每次打开终端时都需要先链接路径，才能索引到功能包

3.2 创建订阅者代码(python)

3.2.1 代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
######################################################################### 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Poseimport rospy
from turtlesim.msg import Posedef poseCallback(msg):rospy.loginfo("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg.x, msg.y)def pose_subscriber():# ROS节点初始化rospy.init_node('pose_subscriber', anonymous=True)# 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallbackrospy.Subscriber("/turtle1/pose", Pose, poseCallback)# 循环等待回调函数rospy.spin()if __name__ == '__main__':pose_subscriber()

3.2.2 运行订阅者

1.终端1
roscore
2.终端2
rosrun turtlesim turtle_node
3.在catkin_ws文件所在目录下打开终端3
source devel/setup.bash
rosrun learning_topic pose_subscriber.py

4 话题消息的定义与使用

视频第十二讲第5分钟

4.1 自定义话题消息

定义msg文件

# 在learning_topic下新建msg文件夹，文件夹内新建Person.msg文件
# 文件内输入：
string name
uint8 sex
uint8 ageuint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2

在package.xml中添加功能包依赖
添加到末尾

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

cmakelist添加编译选项

find_package(... message_generation)
add_message_files(FILES Person.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_mags)
catkin_package(... message_runtime)

编译

catkin_make

4.2 创建Publisher和Subscriber(C++)

Publisher代码

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************//*** 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person*/#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"int main(int argc, char **argv)
{// ROS节点初始化ros::init(argc, argv, "person_publisher");// 创建节点句柄ros::NodeHandle n;// 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为learning_topic::Person，队列长度10ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<learning_topic::Person>("/person_info", 10);// 设置循环的频率ros::Rate loop_rate(1);int count = 0;while (ros::ok()){// 初始化learning_topic::Person类型的消息learning_topic::Person person_msg;person_msg.name = "Tom";person_msg.age  = 18;person_msg.sex  = learning_topic::Person::male;//采用定义的宏赋值// 发布消息person_info_pub.publish(person_msg);ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);// 按照循环频率延时loop_rate.sleep();}return 0;
}

Subscriber代码

/***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************//*** 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person*/#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"
// 自己定义的头文件
// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_topic::Person::ConstPtr& msg)
{// 将接收到的消息打印出来ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}int main(int argc, char **argv)
{// 初始化ROS节点ros::init(argc, argv, "person_subscriber");// 创建节点句柄ros::NodeHandle n;// 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallbackros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);// 循环等待回调函数ros::spin();return 0;
}

cmakelist.txt添加语句

add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
//用于和自定义生成的头文件进行链接

运行publisher和subscriber

1.打开终端1
roscore
2.catkin_ws下打开终端2
source devel/setup.bash
rosrun learning_topic person_publisher
3.catkin_ws下打开终端3
source devel/setup.bash
rosrun learning_topic person_subscriber

4.3 创建Publisher和Subscriber(Python)