玩转ROS2-一文学会ROS2的定频和计时功能(Rate和Timer）

腾腾任天真

已于 2022-12-06 23:06:59 修改

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分类专栏： ROS2 Linux 无人车之美文章标签：机器人 linux ubuntu python c++

于 2022-12-04 21:47:31 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/slampai/article/details/128142225

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本文深入探讨ROS2中时间管理的各个方面，包括C++和Python环境下计时器（Timer）、速率（Rate）的使用，以及如何在不同场景下选择WallRate和Rate。详细讲解了C++中的三种时钟和时间戳，以及Python中的时间模块，帮助读者掌握在ROS2中实现定频和计时功能。

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3. 使用rate——WallRate和Rate选哪个？

写在前面

我们不是来蹭“时间管理大师”热度的，而是实实在在讨论ROS2获取时间戳的技术。

既然要讨论“时间管理”，一向想好学的我们，肯定得去网上查查大家和专家是怎么理解，怎么定义的。反正，不管生活、工作还是学习，都用得上。

时间管理是指通过事先规划和运用一定的技巧、方法与工具实现对时间的灵活以及有效运用，从而实现个人或组织的既定目标的过程。

说得有点复杂，我们通俗地讲，时间管理是基本技能，干啥都需要。

对于ROS2环境里的软件编程而言，时间管理无外乎两类，定频与计时。

定频，以固定周期持续运转；计时，更加灵活，与回调函数配合使用。

（扩展知识：回调函数与spin_once或spin配合使用，参见下文）

一文搞懂ROS2的spin_some, spin和ROS的spinOncehttps://blog.youkuaiyun.com/slampai/article/details/127992755

一、C++（使用rclcpp）

1. 计时与时间戳

1.1 C++原生

C++ 标准库中有三种时钟，且都在chrono包中。他们分别是system_clock、steady_clock和high_resolution_clock。

三者用法相似，我们已system_clock为例说明，其他两种在system_clock对应位置替换即可。

#include <chrono>
#include <iostream>
#include <time>

std::chrono::steady_clock::time_point start= std::chrono::system_clock::now();
// do something...
std::chrono::steady_clock::time_point end = std::chrono::system_clock::now();
std::chrono::duration<double> diff = end - start;
std::cout << "Time span(s)： " << diff.count() << " s\n";
std::cout << "Time span(ns): " 
          << std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count()
          << "us.\n";

再来说说三者的区别。

system_clock是系统时钟。可修改的，也可同步网络时间。可以认为有很大的相对性和主观性。steady_clock是单调时钟。其时间点单向递增，类似秒表，通常精度能达到纳秒级别，适合计时。

对于high_resotion_clock，简单的说，不推荐使用，因为不适合移植和稳定编译。

high_resolution_clock在不同标准库之间有不同的实现。通常它只是system_clock和steay_clock的别名，取决于库或配置。例如对于gcc的libstdc++ 它是system_clock ，对于MSVC，它是 steady_clock ，而对于clang的libc++，它取决于配置。所以推荐直接使用对应的时钟，而不是high_resolution_clock。

简单地说，不推荐使用high_resotion_clock。

1.2 ROS2的三种时钟和两种时间戳

与C++类似，ROS2中定义了三种时钟。

默认是使用RCL_SYSTEM_TIME，即系统时间，对应C++的system_clock。

typedef enum rcl_clock_type_t
{
  /// Clock uninitialized
  RCL_CLOCK_UNINITIALIZED = 0,
  /// Use ROS time
  RCL_ROS_TIME,
  /// Use system time
  RCL_SYSTEM_TIME,
  /// Use a steady clock time
  RCL_STEADY_TIME
} rcl_clock_type_t;

ROS2中存在两种时间戳，一种是实际的物理系统时间，另一种是仿真时间，对应着在线与仿真。两种时间通过参数可以use_sim_time设置，可以写在<