古月居ROS入门21讲——10-12.Publisher和Subscriber的编程实现 & 话题消息的定义与使用

1.话题（topic）

话题（topic）是ROS最常用的一种通信方式。对于连续、高频的数据发布，使用topic来传输是最佳的选择。

topic是一种点对点的单向通信方式，这里的“点”指的是node，也就是说node之间可以通过topic方式来传递信息。

topic通信属于一种异步的通信方式。node1每发布一次消息之后，就会继续执行下一个动作，至于消息是什么状态、被怎样处理，它不需要了解；而对于node2，它只管接收和处理话题上的消息，至于是谁发来的，它不会关心。node1、node2两者各司其职，不存在协同工作，我们称这样的通信方式是异步的。

topic要经历下面几步的初始化过程：首先，Publisher节点和Subscriber节点都要到节点管理器进行注册，然后Publisher会发布topic，Subscriber在master的指挥下会订阅该topic，从而建立起sub-pub之间的通信。

2.如何实现一个发布者（Publisher）

以向小海龟发布速度指令为例：话题/turtle/cmd_vel和消息类型geometry_msgs::Twist都是ROS中定义好的

1. 初始化ROS节点
2. 向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型
3. 创建消息数据
4. 按照一定频率循环发布消息

(1) Publisher的C++实现

创建learning_topic功能包

其中roscpp， rospy， std_msgs， geometry_msgs， turtlesim为此功能包的依赖

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

接下来在/my_ws/src/learning_topic/src路径下创建velocity_publisher.cpp文件，C++代码如下：

#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>

int main(int argc, char **argv)
{
   
   
	// ROS节点初始化
	ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");

	// 创建节点句柄
	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10
	ros::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);

	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;
}

在/my_ws/src/learning_topic路径下CMakeLists.txt中配置发布者代码的编译规则

• 第一句中velocity_publisher为生成的可执行文件，src/velocity_publisher.cpp为需要编译的代码
• 第二句设置链接库，把可执行文件与我们调用的ROS的库链接

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

编译

cd ~/my_ws
catkin_make

编译完成后在/my_ws/devel/lib/learning_topic路径下生成velocity_publisher可执行文件

刷新工作空间

如果通过echo "source ~/my_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc 命令追加到 ~/.bashrc 文件，就不用每次手动添加了

source ~/my_ws/devel/setup.bash

运行

roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node
rosrun learning_topic velocity_publisher

其中rosrun learning_topic velocity_publisher取代了之前用键盘控制的指令，可以看到小海龟以规定的线速度和角速度运动

(2) Publisher的Python实现

如果采用Python编写程序流程一样，程序易读性更强一些

为了区分C++程序，在/my_ws/src/learning_topic路径下创建scripts文件夹，在其中创建velocity_publisher.py文件

Python中不再需要节点句柄

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import rospy
from geometry_msgs