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用C++编写一个简单的发布者和订阅者
来源:cnblogs  作者:华为云开发者联盟  时间:2023/4/28 11:16:41  对本文有异议
摘要:节点(Node)是通过 ROS 图进行通信的可执行进程。

本文分享自华为云社区《编写一个简单的发布者和订阅者》,作者: MAVER1CK 。

@[toc]

参考官方文档:Writing a simple publisher and subscriber (C++)

背景

节点(Node)是通过 ROS 图进行通信的可执行进程。 在本教程中,节点将通过话题(Topic)以字符串消息的形式相互传递信息。 这里使用的例子是一个简单的“talker”和“listener”系统; 一个节点发布数据,另一个节点订阅该话题,以便它可以接收该数据。 可以在此处找到这些示例中使用的代码。

1.创建一个包

打开一个新的终端然后source你的ROS 2安装,以便ros2命令可以正常使用:

  1. source /opt/ros/humble/setup.bash

回顾一下,包应该在src目录下创建,而不是在工作区的根目录下。因此,接下来,cd到ros2_ws/src,并运行包创建命令。

  1. ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pubsub

你的终端将返回一条信息,验证你的cpp_pubsub包及其所有必要的文件和文件夹的创建。

cd到ros2_ws/src/cpp_pubsub/src。回顾一下,这是任何CMake包中包含可执行文件的源文件所在的目录。

2.编写发布者节点

下载示例代码:

  1. wget -O publisher_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/humble/rclcpp/topics/minimal_publisher/member_function.cpp

打开之后内容如下

  1. #include <chrono>
  2. #include <functional>
  3. #include <memory>
  4. #include <string>
  5. #include "rclcpp/rclcpp.hpp"
  6. #include "std_msgs/msg/string.hpp"
  7. using namespace std::chrono_literals;
  8. /* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a
  9. * member function as a callback from the timer. */
  10. class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
  11. {
  12. public:
  13. MinimalPublisher()
  14. : Node("minimal_publisher"), count_(0)
  15. {
  16. publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
  17. timer_ = this->create_wall_timer(
  18. 500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
  19. }
  20. private:
  21. void timer_callback()
  22. {
  23. auto message = std_msgs::msg::String();
  24. message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
  25. RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
  26. publisher_->publish(message);
  27. }
  28. rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
  29. rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
  30. size_t count_;
  31. };
  32. int main(int argc, char * argv[])
  33. {
  34. rclcpp::init(argc, argv);
  35. rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
  36. rclcpp::shutdown();
  37. return 0;
  38. }

2.1 查看代码

代码的顶部包括你将要使用的标准C++头文件。在标准C++头文件之后是rclcpp/rclcpp.hpp,它允许你使用ROS 2系统中最常见的部分。最后是std_msgs/msg/string.hpp,它包括你将用于发布数据的内置消息类型。

这些行代表节点的依赖关系。 回想一下,必须将依赖项添加到 package.xml 和 CMakeLists.txt,您将在下一节中执行此操作。

  1. #include <chrono>
  2. #include <functional>
  3. #include <memory>
  4. #include <string>
  5. #include "rclcpp/rclcpp.hpp"
  6. #include "std_msgs/msg/string.hpp"
  7. using namespace std::chrono_literals;

下一行通过继承rclcpp::Node创建节点类MinimalPublisher。代码中的每个this都是指的节点。

  1. class MinimalPublisher : public rclcpp::Node

公共构造函数将节点命名为 minimal_publisher 并将 count_ 初始化为 0。在构造函数内部,发布者使用 String 消息类型、话题名称为 topic 以及所需的队列大小,以便在发生备份时限制消息,进行初始化。 接下来,timer_ 被初始化,这导致 timer_callback 函数每秒执行两次。

  1. public:
  2. MinimalPublisher()
  3. : Node("minimal_publisher"), count_(0)
  4. {
  5. publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
  6. timer_ = this->create_wall_timer(
  7. 500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
  8. }

timer_callback函数是设置消息数据和实际发布消息的地方。RCLCPP_INFO宏确保每个发布的消息都被打印到控制台。

  1. private:
  2. void timer_callback()
  3. {
  4. auto message = std_msgs::msg::String();
  5. message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
  6. RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
  7. publisher_->publish(message);
  8. }

最后是定时器、发布者和计数器字段的声明。

  1. rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
  2. rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
  3. size_t count_;

在 MinimalPublisher 类之后是 main,节点实际执行的地方。 rclcpp::init 初始化 ROS 2,rclcpp::spin 开始处理来自节点的数据,包括来自定时器的回调。

  1. int main(int argc, char * argv[])
  2. {
  3. rclcpp::init(argc, argv);
  4. rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
  5. rclcpp::shutdown();
  6. return 0;
  7. }

2.2 添加依赖

回到ros2_ws/src/cpp_pubsub目录,那里已经为你创建了CMakeLists.txt和package.xml文件。

打开 package.xml文件。正如上一个教程中提到的,确保填写<description>、<maintainer>和<license>标签。

  1. <description>Examples of minimal publisher/subscriber using rclcpp</description>
  2. <maintainer email="you@email.com">Your Name</maintainer>
  3. <license>Apache License 2.0</license>

在ament_cmake构建工具的依赖关系后增加一行,并粘贴以下与你的节点的include语句相对应的依赖关系。

  1. <depend>rclcpp</depend>
  2. <depend>std_msgs</depend>

这声明包在执行其代码时需要 rclcpp 和 std_msgs。

修改好后记得保存文件。

2.3 CMakeLists

现在打开CMakeLists.txt文件。在现有的依赖关系find_package(ament_cmake REQUIRED)下面,添加几行:

  1. find_package(rclcpp REQUIRED)
  2. find_package(std_msgs REQUIRED)

之后,添加可执行文件并将其命名为talker,这样你就可以用ros2 run来运行你的节点:

  1. add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
  2. ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

最后,添加install(TARGETS...)部分,以便ros2 run能够找到你的可执行文件:

  1. install(TARGETS
  2. talker
  3. DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

你可以通过删除一些不必要的部分和注释来清理你的CMakeLists.txt,所以它看起来像这样:

  1. cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
  2. project(cpp_pubsub)
  3. Default to C++14
  4. if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  5. set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
  6. endif()
  7. if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  8. add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
  9. endif()
  10. find_package(ament_cmake REQUIRED)
  11. find_package(rclcpp REQUIRED)
  12. find_package(std_msgs REQUIRED)
  13. add_executable(talker src/publisher_member_function.cpp)
  14. ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)
  15. install(TARGETS
  16. talker
  17. DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})
  18. ament_package()

你现在可以 build 你的包,source local_setup.bash,然后运行它,但让我们先创建订阅者节点,这样你就可以看到一个完整工作的系统。

3.编写订阅者节点

返回到ros2_ws/src/cpp_pubsub/src来创建下一个节点。在你的终端输入以下代码:

  1. wget -O subscriber_member_function.cpp https://raw.githubusercontent.com/ros2/examples/humble/rclcpp/topics/minimal_subscriber/member_function.cpp

在终端中输入ls,现在将返回:

  1. publisher_member_function.cpp subscriber_member_function.cpp

打开subscriber_member_function.cpp文件:

  1. #include <memory>
  2. #include "rclcpp/rclcpp.hpp"
  3. #include "std_msgs/msg/string.hpp"
  4. using std::placeholders::_1;
  5. class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node
  6. {
  7. public:
  8. MinimalSubscriber()
  9. : Node("minimal_subscriber")
  10. {
  11. subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
  12. "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
  13. }
  14. private:
  15. void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const
  16. {
  17. RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg.data.c_str());
  18. }
  19. rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;
  20. };
  21. int main(int argc, char * argv[])
  22. {
  23. rclcpp::init(argc, argv);
  24. rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
  25. rclcpp::shutdown();
  26. return 0;
  27. }

3.1 查看代码

订阅者节点的代码几乎与发布者的相同。现在节点被命名为minimal_subscriber,构造函数使用节点的create_subscription类来执行回调。

没有计时器,因为无论任何时候只要数据发送到topic话题,订阅者都会作出响应:

  1. public:
  2. MinimalSubscriber()
  3. : Node("minimal_subscriber")
  4. {
  5. subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
  6. "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
  7. }

在话题教程中已经知道,发布者和订阅者使用的话题名称和消息类型必须匹配,这样他们才能进行通信。

topic_callback函数接收通过话题发布的字符串消息数据,然后使用RCLCPP_INFO宏将内容输出到终端。

这个类中唯一的字段声明是订阅:

  1. private:
  2. void topic_callback(const std_msgs::msg::String & msg) const
  3. {
  4. RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg.data.c_str());
  5. }
  6. rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;

main函数是完全一样的,只是现在它spin了MinimalSubscriber节点。对于发布者节点来说,spin意味着启动定时器,但对于订阅者来说,它只是意味着准备在消息到来时接收它们。

由于这个节点与发布者节点有相同的依赖关系,所以没有什么新的东西需要添加到package.xml中。

4.构建并运行

你可能已经安装了rclcpp和std_msgs软件包作为你的ROS 2系统的一部分。在你的工作空间(ros2_ws)的根目录下运行rosdep是一个很好的做法,可以在构建之前检查是否有遗漏的依赖:

  1. rosdep install -i --from-path src --rosdistro humble -y

然后构建软件包:

  1. colcon build --packages-select cpp_pubsub

打开一个新的终端,cd到ros2_ws,然后source设置文件:

  1. . install/setup.bash

现在运行 talker 节点:

  1. ros2 run cpp_pubsub talker

终端应该开始每0.5秒发布一次信息,像这样:

  1. [INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 0"
  2. [INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 1"
  3. [INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 2"
  4. [INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 3"
  5. [INFO] [minimal_publisher]: Publishing: "Hello World: 4"

再打开一个新的终端,cd到ros2_ws,然后source设置文件:

  1. . install/setup.bash

现在运行 listener 节点:

  1. ros2 run cpp_pubsub listener

listener 将开始在终端打印消息,从发布者当时的消息计数开始,如下所示:

  1. [INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 10"
  2. [INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 11"
  3. [INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 12"
  4. [INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 13"
  5. [INFO] [minimal_subscriber]: I heard: "Hello World: 14"

在每个终端中按Ctrl+C来停止运行节点。

 

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原文链接:https://www.cnblogs.com/huaweiyun/p/17358498.html

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