古月居ROS入门——话题、Publisher、Subscriber

话题模型

Publisher和Subscriber通过ROS Master建立链接形成Topic（建立后关闭也不影响继续传输数据），传输数据的数据类型为Message。下面分别对Publisher的建立，Subscriber的建立，和话题消息数据类型的定义作阐述。

发布者Publisher的编程实现

• 创建工作空间，在工作空间内创建名为learning_topic的功能包见往期文章

catkin_create_pkg learning_topic roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

• 创建发布者代码
  在learning_topic的src中创建一个cpp文件，名为velocity_publisher.cpp
打开.cpp文件，输入代码

/**
 * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist
 */
 
#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;
}

• 配置发布者代码编译规则
  打开learning_topic中CMakelist.txt,在如图位置输入代码

#将velocity_publisher.cpp编译成velocity_publisher#
add_executable(velocity_publisher src/velocity_publisher.cpp)
#将编译后的文件与ROS相应的库作链接#
target_link_libraries(velocity_publisher ${catkin_LIBRARIES})

• 编译并运行发布者
  回到工作空间路径打开终端，输入catkin_make进行编译，有0～100%的进度算成功
设置环境变量。方法一：每次都输入source devel/setup.bash。方法二：在主文件夹中，按Ctrl+H，打开.bashrc文件，在最后一行输入

#source /home/用户名/工作空间名/devel/setup.bash
source /home/speike/my_workspace/devel/setup.bash

roscore打开ROS Master；rosrun turtlesim turtlesim_node 打开海龟仿真器；rosrun learning_topic velocity_publisher运行编译后的c++文件

• 运行python文件
  在learning_topic中创建文件夹名为scripts存放.py文件，打开海龟仿真器后直接输入 rosrun learning_topic velocity_publisher.py。不需要提前编译，但需要保证.py文件的属性权限。
  

订阅者Subscriber的编程实现

• 创建订阅者代码
  在learning_topic的src中创建pose_subscriber.cpp文件

/**
 * 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "turtlesim/Pose.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg->x, msg->y);
}

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

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
    ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose", 10, poseCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

• 配置订阅者代码编译规则
  打开learning_topic中CMakeLists.txt文件，在如图位置输入规则

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

• 编译并运行订阅者
  在my_workspace中打开终端输入catkin_make进行编译
roscore打开rosmaster；rosrun turtlesim turtlesim_node打开海龟仿真器；rosrun learning_topic pose_subscriber运行订阅者；rosrun turtlesim turtle_teleop_key使用键盘控制海龟

话题消息的定义

• 定义msg文件
  在工作空间的功能包中创建msg文件夹
在msg文件夹中创建Person.msg文件
打开Person.msg文件，将数据接口定义写入
  
• 在Package.xml中添加功能包依赖
  将下面代码复制到Package.xml的对应位置，以便自动生成程序

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

• 在CMakeList.txt中添加编译选项
  1、在find_package中加入message_generation
2、在如图位置添加 add_message_files(FILES <文件名>Person.msg) generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
3、在catkin_package中添加message_runtime
  

• 尝试编译
  回到工作空间的根目录，在终端输入catkin_make
编译成功后在如图路径中能找到Person.h文件（c++的头文件）
  

• 创建发布者和订阅者
  在learning_topic中的src里创建文件分别名为person_publisher.cpp和person_subscriber.cpp的文件，代码如下

/**
 * 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 "learning_topic/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learning_topic::Person，队列长度10
    ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<learning_topic::Person>("/person_info", 10);

    // 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
    	learning_topic::Person person_msg;
		person_msg.name = "Tom";
		person_msg.age  = 18;
		person_msg.sex  = learning_topic::Person::male;

        // 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;
}

/**
 * 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 "learning_topic/Person.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_topic::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;
}

• 配置代码编译规则

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_subscriber ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

• 编译并运行
  在工作空间打开终端输入catkin_make
在主目录中roscore；再rosrun learning_topic person_publisher；再rosrun learning_topic person_subscriber