<think>
我们需要创建一个ROS消息包，并在其中定义自定义消息类型，然后使用ROS的消息生成机制来生成对应的Python消息模块。
步骤：
1. 创建一个ROS包（如果还没有），用于存放自定义消息。
2. 在包中创建`msg`目录，并在其中定义消息文件（如`SensorData.msg`）。
3. 修改`package.xml`和`CMakeLists.txt`以支持消息生成。
4. 编译ROS包，生成消息对应的Python模块。
下面详细说明每个步骤：
### 1. 创建ROS包
假设我们已经有一个工作空间`catkin_ws`，如果没有，请先创建：
```bash
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace
```
创建一个名为`custom_msgs`的包（也可以使用其他名称）：
```bash
catkin_create_pkg custom_msgs rospy std_msgs message_generation
```
### 2. 定义消息文件
在`custom_msgs/msg`目录下创建`SensorData.msg`文件，内容如下：
```text
std_msgs/Header header
int16 year
int8 month
int8 day
int8 hour
int8 min
int8 sec
int16 HeadSegId
int32 HeadSegOffset
int16 speed
int16 ActiveTerminal
int8 TrainRunDirection
```
注意：`std_msgs/Header`是ROS标准消息头。
### 3. 修改`package.xml`
在`custom_msgs/package.xml`中添加：
```xml
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
```
### 4. 修改`CMakeLists.txt`
在`custom_msgs/CMakeLists.txt`中：
- 在`find_package`中添加`message_generation`：
```cmake
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
rospy
std_msgs
message_generation
)
```
- 添加消息定义：
```cmake
add_message_files(
FILES
SensorData.msg
)
```
- 指定生成消息的依赖：
```cmake
generate_messages(
DEPENDENCIES
std_msgs
)
```
- 确保在`catkin_package`中添加`message_runtime`：
```cmake
catkin_package(
CATKIN_DEPENDS message_runtime rospy std_msgs
)
```
### 5. 编译包生成消息
回到工作空间根目录，编译：
```bash
cd ~/catkin_ws
catkin_make
```
编译完成后，记得刷新环境：
```bash
source devel/setup.bash
```
### 6. 在Python代码中使用自定义消息
在ROS节点代码中，可以这样导入自定义消息：
```python
from custom_msgs.msg import SensorData
```
### 完整示例：发布自定义消息的节点
下面是一个发布`SensorData`消息的示例节点：
在`custom_msgs/scripts`目录下创建`test_publisher.py`：
```python
#!/usr/bin/env python3
import rospy
from std_msgs.msg import Header
from custom_msgs.msg import SensorData
def publisher():
rospy.init_node('sensor_data_publisher', anonymous=True)
pub = rospy.Publisher('sensor_data', SensorData, queue_size=10)
rate = rospy.Rate(1) # 1Hz
while not rospy.is_shutdown():
msg = SensorData()
msg.header = Header(stamp=rospy.Time.now(), frame_id="base_link")
msg.year = 2023
msg.month = 9
msg.day = 15
msg.hour = 12
msg.min = 30
msg.sec = 45
msg.HeadSegId = 1000
msg.HeadSegOffset = 123456
msg.speed = 80
msg.ActiveTerminal = 1
msg.TrainRunDirection = 0
pub.publish(msg)
rospy.loginfo("Publishing SensorData message")
rate.sleep()
if __name__ == '__main__':
try:
publisher()
except rospy.ROSInterruptException:
pass
```
记得给文件执行权限：
```bash
chmod +x test_publisher.py
```
### 7. 运行节点
启动ROS核心：
```bash
roscore
```
运行发布者节点：
```bash
rosrun custom_msgs test_publisher.py
```
查看消息：
```bash
rostopic echo /sensor_data
```
### 注意事项
1. 确保在运行节点前已经`source devel/setup.bash`。
2. 如果自定义消息在其他包中使用，需要在其他包的`package.xml`和`CMakeLists.txt`中添加对`custom_msgs`的依赖。
§§相关问题§§:
1. 如何在ROS中定义服务（Service）？
2. 如何在同一个消息包中定义多个自定义消息？
3. 如何在其他ROS包中引用这个自定义消息？
4. 如何为自定义消息添加常数字段和默认值？
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# 创建和使用自定义ROS消息的完整指南
在ROS中创建和使用自定义消息需要以下步骤，我将详细解释每个步骤并提供完整代码示例。
## 步骤1：创建ROS消息包
### 1.1 创建工作空间和包（如果尚未存在）
```bash
# 创建工作空间
mkdir -p ~/custom_msg_ws/src
cd ~/custom_msg_ws/src
# 创建消息包
catkin_create_pkg custom_msgs rospy std_msgs message_generation
# 进入包目录
cd custom_msgs
```
### 1.2 创建消息文件
创建`msg/SensorData.msg`文件：
```bash
mkdir msg
echo "std_msgs/Header header
int16 year
int8 month
int8 day
int8 hour
int8 min
int8 sec
int16 HeadSegId
int32 HeadSegOffset
int16 speed
int16 ActiveTerminal
int8 TrainRunDirection" > msg/SensorData.msg
```
## 步骤2：配置包设置
### 2.1 修改package.xml
添加以下依赖：
```xml
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
```
### 2.2 修改CMakeLists.txt
在`CMakeLists.txt`中添加：
```cmake
# 添加消息生成依赖
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
rospy
std_msgs
message_generation
)
# 定义消息文件
add_message_files(
FILES
SensorData.msg
)
# 指定消息依赖
generate_messages(
DEPENDENCIES
std_msgs
)
# 设置运行时依赖
catkin_package(
CATKIN_DEPENDS message_runtime rospy std_msgs
)
```
## 步骤3：构建消息包
```bash
cd ~/custom_msg_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
```
## 步骤4：在节点中使用自定义消息
### 4.1 示例发布者节点
创建`scripts/sensor_publisher.py`:
```python
#!/usr/bin/env python3
import rospy
from custom_msgs.msg import SensorData
from std_msgs.msg import Header
def sensor_publisher():
rospy.init_node('sensor_publisher', anonymous=True)
pub = rospy.Publisher('/sensor_data', SensorData, queue_size=10)
rate = rospy.Rate(10) # 10Hz
while not rospy.is_shutdown():
# 创建并填充消息
msg = SensorData()
msg.header = Header(stamp=rospy.Time.now(), frame_id="base_link")
msg.year = 2023
msg.month = 9
msg.day = 15
msg.hour = 12
msg.min = 30
msg.sec = 45
msg.HeadSegId = 1001
msg.HeadSegOffset = 123456
msg.speed = 60
msg.ActiveTerminal = 1
msg.TrainRunDirection = 2
# 发布消息
pub.publish(msg)
rospy.loginfo(f"Published sensor data: {msg}")
rate.sleep()
if __name__ == '__main__':
try:
sensor_publisher()
except rospy.ROSInterruptException:
pass
```
### 4.2 修改UDP桥接节点使用自定义消息
更新之前的UDP桥接节点：
```python
#!/usr/bin/env python3
import rospy
import socket
import struct
from custom_msgs.msg import SensorData
from std_msgs.msg import Header
class UdpSender:
def __init__(self, udp_ip='255.255.255.255', udp_port=9999):
self.udp_ip = udp_ip
self.udp_port = udp_port
self.sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
self.sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)
def send_sensor_data(self, ros_data):
# 创建固定大小的缓冲区
buffer = bytearray(28)
# 打包数据（小端字节序）
struct.pack_into('<H', buffer, 0, 0x55CC) # 帧头
struct.pack_into('<h', buffer, 2, ros_data.year)
struct.pack_into('<B', buffer, 4, ros_data.month)
struct.pack_into('<B', buffer, 5, ros_data.day)
struct.pack_into('<B', buffer, 6, ros_data.hour)
struct.pack_into('<B', buffer, 7, ros_data.min)
struct.pack_into('<B', buffer, 8, ros_data.sec)
struct.pack_into('<H', buffer, 10, ros_data.HeadSegId)
struct.pack_into('<I', buffer, 12, ros_data.HeadSegOffset)
struct.pack_into('<H', buffer, 16, ros_data.speed)
struct.pack_into('<H', buffer, 18, ros_data.ActiveTerminal)
struct.pack_into('<B', buffer, 20, ros_data.TrainRunDirection)
# 添加时间戳
timestamp = ros_data.header.stamp.to_sec()
struct.pack_into('<d', buffer, 21, timestamp)
# 发送UDP数据包
self.sock.sendto(buffer, (self.udp_ip, self.udp_port))
rospy.logdebug(f"Sent UDP packet to {self.udp_ip}:{self.udp_port}")
class RosToUdpBridge:
def __init__(self):
rospy.init_node('ros_udp_bridge')
# 从参数服务器获取配置
self.udp_ip = rospy.get_param('~udp_ip', '192.168.1.255')
self.udp_port = rospy.get_param('~udp_port', 9999)
# 创建UDP发送器
self.udp_sender = UdpSender(self.udp_ip, self.udp_port)
# 订阅自定义消息
rospy.Subscriber('/sensor_data', SensorData, self.sensor_callback)
rospy.loginfo(f"UDP bridge ready. Sending to {self.udp_ip}:{self.udp_port}")
def sensor_callback(self, data):
try:
self.udp_sender.send_sensor_data(data)
except Exception as e:
rospy.logerr(f"Error processing message: {str(e)}")
def run(self):
rospy.spin()
if __name__ == '__main__':
bridge = RosToUdpBridge()
bridge.run()
```
## 步骤5：测试完整的系统
### 5.1 启动节点
在三个终端分别执行：
```bash
# 终端1: 启动ROS核心
roscore
# 终端2: 运行发布者节点
source ~/custom_msg_ws/devel/setup.bash
rosrun custom_msgs sensor_publisher.py
# 终端3: 运行UDP桥接节点
rosrun custom_msgs ros_udp_bridge.py _udp_ip:="192.168.1.100" _udp_port:=8888
```
### 5.2 验证UDP输出
使用网络工具监听UDP端口：
```bash
# 使用netcat监听UDP端口
nc -ul 8888
# 或者使用Python监听
python3 -c "import socket; s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM); s.bind(('0.0.0.0', 8888));
while True: print(s.recvfrom(28))"
```
## 常见问题解决
### 1. 消息未生成
确保：
- 正确修改了`package.xml`和`CMakeLists.txt`
- 执行了`catkin_make`且没有错误
- 在Python中正确导入消息：`from custom_msgs.msg import SensorData`
### 2. 消息字段不匹配
检查：
- 消息定义中的字段类型与Python代码中的访问方式一致
- 在ROS节点中正确填充所有必需字段
- UDP打包顺序与消息定义顺序一致
### 3. 性能优化
对于高频数据：
```python
# 预分配缓冲区
self.buffer = bytearray(28)
# 在回调中重用缓冲区
struct.pack_into('<H', self.buffer, 0, 0x55CC)
...
self.sock.sendto(self.buffer, (self.udp_ip, self.udp_port))
```
## 高级用法：跨包使用自定义消息
在其他包中使用自定义消息：
1. 在`package.xml`中添加依赖：
```xml
<depend>custom_msgs</depend>
```
2. 在`CMakeLists.txt`中添加：
```cmake
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
custom_msgs
)
```
3. 在Python代码中导入：
```python
from custom_msgs.msg import SensorData
```
本文档介绍了如何在ROS环境中创建一个名为Broscpprospystd_msgs的包，包含自定义消息类型Person.msg，该消息包括Header、people_position、left_position和right_position字段。同时，文章详细阐述了在CMakeLists.txt中添加必要的依赖和生成消息的步骤。在PyCharm中，需要在Python解释器设置中添加msg文件路径以便导入Person消息。
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