ROS学习记录（四）——话题消息的定义与使用

ROS学习记录（一）——基本概念
ROS学习记录（二）——创建功能包
ROS学习记录（三）——Publisher和Subscriber编程实现
ROS学习记录（四）——话题消息的定义与使用
ROS学习记录（五）——Client和Server编程实现

平台：Ubuntu18.04，ROS-melodic
实验目的：当ROS已定义好的消息类型不能满足自己的使用，我们就可以自行定义消息类型，来满足自己的需求。
实验模拟Publisher发布Person信息，Subscriber订阅Person信息，通过名为/person_info话题名通信。
框架图：

实验(C语言版本)

如何自定义消息类型：

步骤：

1. cd ~/catkin_ws/src/test_pkg进入功能包存放代码的地方，mkdir msg&&cd msg，touch Person.msg
2. 打开Person.msg文件，复制下方代码，粘贴进去，保存并关闭文件

string name
uint8 sex
uint8 age

uint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2

3. 在test_pkg/package.xml中添加功能包依赖，复制下方代码，粘贴在依赖项的最下方

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

package.xml文件包含了如：功能包名、版本号、功能包描述、功能包编译时的依赖库信息
这两个一个是编译功能包依赖，一个是执行功能包依赖。

4. 在CMakeLists.txt添加编译选项

find_package( …… message_generation)
add_message_files(FILES Person.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
catkin_package(…… message_runtime)

第一行，因为刚刚添加了一个编译功能包依赖，所以在find_package()中加入message_generation
第二、三行，直接复制粘贴进去（在合适的位置）
第四行，因为刚刚添加里一个执行功能包依赖，所以在catkin_package()中加入message_runtime

5. cd ~/catkin_ws，catkin_make等待编译完成。
6. cd src/test_pkg/src、touch person_publisher.cpp、touch peron_subscriber.cpp。将代码粘贴进去。
   person_publisher.cpp:

/**
 * 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "test_pkg/Person.h"   //！！！！！！！！！！！！

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

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为test_pkg::Person，队列长度10
    ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<test_pkg::Person>("/person_info", 10);
    // test_pkg::Person数据类型是通过头文件载入的


    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(1);

    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
        // 初始化learning_topic::Person类型的消息
    	test_pkg::Person person_msg;
		person_msg.name = "Tom";
		person_msg.age  = 18;
		person_msg.sex  = test_pkg::Person::male;  
		//通过这句可调用在Person.msg里定义的宏

        // 发布消息
		person_info_pub.publish(person_msg);

       	ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
				  person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);

        // 按照循环频率延时
        loop_rate.sleep();
    }
    return 0;
}

person_subscriber.cpp:

/**
 * 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "test_pkg/Person.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const test_pkg::Person::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
			 msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}

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

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
    ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

7. 在CMakeLists.txt中添加下方代码

###########
## Build ##
###########

add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

add_dependencies() 的作用是动态的跟刚刚生成的Person头文件产生依赖关系。因为有些代码是动态生成的，所以需要让可执行文件和动态生成的程序产生依赖关系。即涉及到自定义类型消息的时候，必须要有这句代码。
注意，如果不加上述6行代码，可以编译通过，没有报错，但实际上是没有编译person_publisher.cpp和person_subscriber.cpp，也就是用不了。

8. 执行cd ~/catkin_ws，catkin_make等待编译完成。
9. 打开一个新终端，启动ROS masterroscore，再打开一个新终端，执行rosrun test_pkg person_subscriber，再打开一个新终端，执行rosrun test_pkg person_publisher。
10. publisher实时发送，subscriber实时接收打印，成功。

此时如果关闭roscore终端，person_subscriber和person_publisher通信继续，这是因为ROS Master相当于“婚介中心”，一旦“婚介”成功，它的存在对于两者普通的通信就不重要了，可以关闭。

实验(python语言版本)

注意点：在使用python语言版本的程序时，程序脚本需要有可执行权限，可以使用chomd +x 文件名赋予可执行权限

使用python脚本，只需要将.py脚本拷贝到test_pkg/src中，给予可执行权限，直接用rosrun test_pkg 脚本.py即可。

person_publisher.py：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型test_pkg::Person

import rospy
from test_pkg.msg import Person

def velocity_publisher():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_publisher', anonymous=True)

	# 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为test_pkg::Person，队列长度10
    person_info_pub = rospy.Publisher('/person_info', Person, queue_size=10)

	#设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 

    while not rospy.is_shutdown():
		# 初始化learning_topic::Person类型的消息
    	person_msg = Person()
    	person_msg.name = "Tom";
    	person_msg.age  = 18;
    	person_msg.sex  = Person.male;

		# 发布消息
        person_info_pub.publish(person_msg)
    	rospy.loginfo("Publsh person message[%s, %d, %d]", 
				person_msg.name, person_msg.age, person_msg.sex)

		# 按照循环频率延时
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

person_subscriber.py：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person

import rospy
from test_pkg.msg import Person

def personInfoCallback(msg):
    rospy.loginfo("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
			 msg.name, msg.age, msg.sex)

def person_subscriber():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_subscriber', anonymous=True)

	# 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，话题的消息类型是Person，注册回调函数personInfoCallback
    rospy.Subscriber("/person_info", Person, personInfoCallback)

	# 循环等待回调函数
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    person_subscriber()