Python在ROS2开发核心通信接口详解

一、针对ROS2开发的Python通讯外部工具整理，涵盖串口、网络、Web及多功能协议支持工具，均提供官方下载链接及适用场景说明：

⚙️1、串口通信工具

1. ROS2 Serial Library

   • 简介：专为ROS2 Humble优化的串口库，支持异步读写和自定义协议解析。

   • 下载链接：

     • GitHub源码：ZhaoXiangBox/serial

     • 预编译包（优快云）：ROS2-Humble串口库

2. FishProtocol

   • 简介：C++/Python双语言支持的多协议库（含串口），提供ROS2节点集成示例，支持零配置切换协议。

   • 安装命令：

     bash

sudo apt install libboost-dev
git clone https://github.com/fishros/fish_protocol

• ROS2示例：支持回调式数据接收与发送（代码示例）。

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🌐 2、网络通信工具

1. FishProtocol（UDP/TCP）

功能：同一库支持UDP Server/Client、TCP通信，适用设备间远程数据交互。

配置示例：

cpp

proto_config.protocol_type_ = PROTOCOL_TYPE::UDP_SERVER;

proto_config.udp_server_ip_ = "0.0.0.0";

proto_config.udp_server_port_ = 3474;

1. ROS2-TCP Bridge

   • 简介：实现ROS2与Simulink的TCP数据互通，含Python发布/订阅模板。

   • 下载链接：py_pubsub通讯代码

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🖥️ 3、Web通信工具

1. rosbridge_suite + roslibjs

   • 功能：通过WebSocket连接ROS2与浏览器，支持Topic/Service调用。

   • 安装步骤：

     bash

1. • sudo apt install ros-<distro>-rosbridge-suite  # distro如humble
     git clone https://github.com/RobotWebTools/roslibjs

   • HTML示例：实时发布/cmd_vel话题（代码参考）。

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🔧 4、多功能协议支持

工具名称	协议支持	语言	下载链接	适用场景
FishProtocol	串口/UDP/TCP	C++/Python	GitHub	多协议统一管理、硬件兼容性强
ros2cli	DDS原生通信	Python	GitHub	命令行调试与管理
Micro-ROS	微控制器通信	C	官方文档	嵌入式设备接入ROS2网络

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💎 5、使用建议

1. 优先选型：

   • 硬件交互 → FishProtocol（跨协议支持）

   • Web控制 → rosbridge_suite（生态成熟）

   • 嵌入式场景 → Micro-ROS（资源占用低）

2. 调试工具：

   • 命令行操作使用 ros2cli（如ros2 topic pub/ros2 service call）。

以上工具均经过ROS2 Humble/Foxy验证。遇到依赖问题可参考各项目GitHub Issues或ROS社区论坛

二、ROS2核心通信接口详解

2.1 定时器与同步机制

2.1.1 基础定时器

python

class TimerExample(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('timer_demo')
        
        # 创建1Hz定时器
        self.timer1 = self.create_timer(
            1.0,  # 秒
            self.timer1_callback
        )
        
        # 创建500ms定时器
        self.timer2 = self.create_timer(
            0.5, 
            self.timer2_callback
        )
    
    def timer1_callback(self):
        self.get_logger().info("1Hz定时器触发")
    
    def timer2_callback(self):
        self.get_logger().info("500ms定时器触发", throttle_duration_sec=2)  # 节流输出

2.1.2 定时器同步技术

python

import rclpy
from rclpy.clock import Clock
from rclpy.time import Duration

class SyncTimers(Node):
    def __init__(self):
        super().__init__('sync_timers')
        self.clock = Clock()
        self.start_time = self.clock.now()
        
        # 创建多个定时器
        self.timer_slow = self.create_timer(2.0, self.slow_callback)