LCM通信库的安装及使用

一. 安装

1. Ubuntu

# 安装依赖
# 必选
sudo apt install build-essential libglib2.0-dev cmake
# 可选，可根据使用的语言选择安装
sudo apt install default-jdk python-all-dev liblua5.1-dev golang doxygen
# 拷贝源码
git clone https://github.com/lcm-proj/lcm.git
cd lcm
# 编译并安装
mkdir build && cd build
cmake ..
make -j4
sudo make install

2. Windows

1）安装 Python

可以使用 Anaconda，也可以直接安装，安装完一定要添加环境变量。添加成功后在 CMD 中输入python会进入 python 交互命令行。

2）安装 Glib for Windows

从网站上安装 MSYS2 环境，假设我们把 MSYS2 安装到了 D 盘根目录，运行 ‪D:\msys64\msys2_shell.cmd打开 MSYS2 的终端，在终端中运行pacman -S mingw-w64-x86_64-gtk3命令安装 Glib。

安装完成后将D:\msys64\mingw64\lib和D:\msys64\mingw64\bin添加进环境变量，在正式编译安装 LCM 之前需要重启 Windows 来使环境变量生效。

3）安装 CMake

从网站上安装 CMake，在 Windows 上可以直接下载 Windows x64 Installer 来安装。

4）安装 Visual Studio

从网站上安装 Visual Studio Community 2022（更早的版本也可以），安装 VS 主要是获取其 MSVC 编译环境来进行 LCM 的编译，所以我们只需要安装“使用 C++ 的桌面开发”即可。

5）编译安装 LCM

下载安装包并解压，打开 CMake GUI，选择源码目录和安装目录。

点击 Configure，创建build目录并选择编译器和平台，因为我安装的是 Visual Studio 2022，所以选择 2022 的编译器版本。

等待第一次 Configure 结束后，我们需要把LCM_ENBALE_TESTS选项去掉，然后重新 Configure。

点击 Generate 生成 Visual Studio 工程，进入/lcm-master/build文件夹，打开 lcm.sln 并将生成方式从 debug 改成 release。

在 ALL_BUILD 项目上单击右键，选择生成。

编译成功后使用管理员身份重新打开 lcm.sln 解决方案。在 INSTALL 项目上单击右键，选择仅用于项目>>仅生成 INSTALL。

安装成功后将C:\Program Files\lcm\bin添加进环境变量并重启使之生效。

二. 单机通信

本节以 Windows 环境演示，所有代码在 Ubuntu 下也可以正常运行，Ubuntu 环境下编译运行很简单，只需要安装build-essential就可以轻松完成下面所有的编译工作。

创建 lcm_test 文件夹，创建lcm_send.cpp，lcm_receive.cpp，read_log.cpp，example_t.lcm，CMakeLists.txt五个文件。

lcm_send.cpp：

#include <lcm/lcm-cpp.hpp>#include "exlcm/example_t.hpp"int main(int argc, char ** argv)
{lcm::LCM lcm("udpm://239.255.76.67:7667?ttl=1");if(!lcm.good())return 1;exlcm::example_t my_data;my_data.timestamp = 0;my_data.position[0] = 1;my_data.position[1] = 2;my_data.position[2] = 3;my_data.orientation[0] = 1;my_data.orientation[1] = 0;my_data.orientation[2] = 0;my_data.orientation[3] = 0;my_data.num_ranges = 15;my_data.ranges.resize(my_data.num_ranges);for(int i = 0; i < my_data.num_ranges; i++)my_data.ranges[i] = i;my_data.name = "example string from computer1";my_data.enabled = true;lcm.publish("EXAMPLE", &my_data);return 0;
}

lcm_receive.cpp：

#include <stdio.h>
#include <lcm/lcm-cpp.hpp>
#include "exlcm/example_t.hpp"
class Handler
{public:~Handler() {}void handleMessage(const lcm::ReceiveBuffer* rbuf,const std::string& chan, const exlcm::example_t* msg){int i;printf("Received message on channel \"%s\":\n", chan.c_str());printf("  timestamp   = %lld\n", (long long)msg->timestamp);printf("  position    = (%f, %f, %f)\n",msg->position[0], msg->position[1], msg->position[2]);printf("  orientation = (%f, %f, %f, %f)\n",msg->orientation[0], msg->orientation[1], msg->orientation[2], msg->orientation[3]);printf("  ranges:");for(i = 0; i < msg->num_ranges; i++)printf(" %d", msg->ranges[i]);printf("\n");printf("  name        = '%s'\n", msg->name.c_str());printf("  enabled     = %d\n", msg->enabled);}
};
int main(int argc, char** argv)
{lcm::LCM lcm("udpm://239.255.76.67:7667?ttl=1");if(!lcm.good())return 1;Handler handlerObject;lcm.subscribe("EXAMPLE", &Handler::handleMessage, &handlerObject);while(0 == lcm.handle());return 0;
}

read_log.cpp：

#include <stdio.h>#include <lcm/lcm-cpp.hpp>#include "exlcm/example_t.hpp"int main(int argc, char **argv)
{if (argc < 2) {fprintf(stderr, "usage: read_log <logfile>\n");return 1;}// Open the log file.lcm::LogFile log(argv[1], "r");if (!log.good()) {perror("LogFile");fprintf(stderr, "couldn't open log file %s\n", argv[1]);return 1;}while (1) {// Read a log event.const lcm::LogEvent *event = log.readNextEvent();if (!event)break;// Only process messages on the EXAMPLE channel.if (event->channel != "EXAMPLE")continue;// Try to decode the message.exlcm::example_t msg;if (msg.decode(event->data, 0, event->datalen) != event->datalen)continue;// Decode success!  Print out the message contents.printf("Message:\n");printf("  timestamp   = %lld\n", (long long) msg.timestamp);printf("  position    = (%f, %f, %f)\n", msg.position[0], msg.position[1], msg.position[2]);printf("  orientation = (%f, %f, %f, %f)\n", msg.orientation[0], msg.orientation[1],msg.orientation[2], msg.orientation[3]);printf("  ranges:");for (int i = 0; i < msg.num_ranges; i++)printf(" %d", msg.ranges[i]);printf("\n");printf("  name        = '%s'\n", msg.name.c_str());printf("  enabled     = %d\n", msg.enabled);}// Log file is closed automatically when the log variable goes out of// scope.printf("done\n");return 0;
}

example_t.lcm：

package exlcm;
struct example_t
{int64_t  timestamp;double   position[3];double   orientation[4]; int32_t  num_ranges;int16_t  ranges[num_ranges];string   name;boolean  enabled;
}

CMakeLists.txt：

cmake_minimum_required(VERSION 3.1)project(lcm_test)find_package(lcm REQUIRED)add_executable(lcm_receive lcm_receive.cpp)add_executable(lcm_send lcm_send.cpp)add_executable(read_log read_log.cpp)target_link_libraries(lcm_receive lcm)target_link_libraries(lcm_send lcm)target_link_libraries(read_log lcm)

随后使用命令行（cmd、PowerShell）打开 lcm_test 文件夹，并运行lcm-gen -x example_t.lcm命令生成消息类型，成功运行后会生成 exlcm 文件夹。若没有识别lcm-gen命令，则需要检查是否成功安装 lcm，或是否将 lcm 编译结果添加进环境变量。

创建 build 文件夹并进入，随后运行cmake ..和make。若没有 mingw 提供的 make 命令，则可以仿照编译 lcm 的流程，使用 CMake GUI 生成 Visual Studio 工程，使用 Visual Studio 编译并运行。下面我都是使用 VSCode+MinGW 进行演示的。

编译完成后先运行 lcm_receive.exe，再运行 lcm_send.exe，便可看到接收到的消息。

三. 多机通信

首先需要保证两台电脑处于一个局域网的子网下，可以使用 ping 命令进行验证。在 WIndows 上运行ipconfig获取 IP 地址，在 Ubuntu 上运行hostname -I获取 IP 地址。

在 Windows 上还需要关闭防火墙，打开设置中的“网络和Internet”，依次选择“高级网络设置”，“Windows 防火墙”，“高级设置”。点击“入站规则”，找到“文件和打印机共享(回显请求 - ICMPv4-In)”，将其设置为允许，如下图：

成功 ping 通后，在 Ubuntu 环境中首先需要运行ifconfig | grep -B 1 <ubuntu ip address> | grep "flags"| cut -d ':' -f1，查看该 IP 对应的网络设备，其中 <ubuntu ip address> 需要用实际获取到的 IP 地址进行替换。

假设我们对应的网络设备是 lo，下面用 <lo> 代替，使用时需要进行替换。运行下面两条命令来显式使能 UDP 多播和添加路由表。

sudo ifconfig <lo> multicast #使能UDP多播
sudo route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 dev <lo> #添加路由表

Ubuntu 配置结束，可以正常进行消息的收发。

在 Windows 上如果安装了 VMware 等虚拟机，需要先禁用虚拟机的网卡，如下图。

禁用完网卡后就可以进行多机收发的测试了，分别在两台电脑上运行lcm_receive和lcm_send即可。如果发现不能正常通信，可以先关闭 Windows 的防火墙再进行尝试，如果问题解决，则可以打开防火墙，在防火墙上开放 UDP 7667 端口即可；如果问题没有解决，说明不是防火墙的问题，可以按照下面这篇文章在 Windows 上配置路由表再进行尝试。

四. 日志保存与读取

在数据收发的过程中，运行lcm-logger即可进行日志的保存，运行结束后会在当前目录下生成 lcmlog 文件，我们可以使用前面生成的read_log程序来进行日志的读取。使用 MITlcm-log2smat 还可以将 lcm 日志文件转化为 Matlab（.mat）或 Python Pickle （.pkl）文件。

五. 参考资料

Lightweight Communications and Marshalling (LCM)

LCM Setup (Windows)

lcm-log2smat

解决Ubuntu无法ping通Windows，但Windows能ping通Ubuntu

网络UDP广播包发不出去或接收不到问题