ROS2中的interfaces可以用Python来实现吗？(I)-C++实现自定义interface的过程

最新推荐文章于 2025-10-12 21:36:36 发布

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#c++ #开发语言 #机器人 #嵌入式硬件

什么是ROS的interface

ROS的主要功能就是进行数据通信，传递数据方式主要有topic、service、action、parameter这4种方式，此外传递什么格式的数据也是数据通信中的一个关键问题，ROS是通过专门的数据定义文件来进行数据通信过程中数据格式的定义的，ROS将这些定义数据格式的文件叫做interface。ROS对应这4种通信方式分别提供对应的数据格式定义文件。
ROS本身已经为通信过程中数据的格式提供了预先的定义，例如针对topic提供了如下图所示的msg定义。
在这里插入图片描述
但是在使用过程中用户也需要根据不同的场景自己定义数据格式，ROS专门为用户自己定义数据格式提供了相关的接口。
在定义interface所在的package时都是使用C++创建的package。使用Python能不能创建定义interface的package？官网中并没有明确说明，在相关技术文档中对这个问题也基本没有说明。下面针对这个问题进行详细的介绍。

C++的package如何定义interface

要搞清楚Python的package能不能定义interface，首先需要搞清楚C++的package中是如何定义interface的。对于C++的package定义interface的过程主要包括以下几个步骤：
(1) 使用ros2 pkg create命令创建package
ros2 pkg create pkg_test_interface –build-type ament_cmake –dependencies rclcpp
(2) 为interface按照类型创建对应的文件夹，例如为msg文件创建“msg/”文件夹，为srv文件创建“srv/”文件夹，为action文件创建“action”文件夹，注意，这些文件夹的名称并不是固定的，而是用户可以自由定义的，只不过大家习惯于这样命名。
(3) 在相应的文件夹中编写相应的interface文件。这里需要注意的是interface文件的编写不依赖于编程语言，也就是与C++或Python无关。
在这里插入图片描述
(4) 对编写的interface文件进行编译设置。编译设置过程分为两个部分，一是对CmakeLists.txt文件进行设置，二是对package.xml文件进行设置。
CmakeLists.txt：

(a) a位置是编译过程中所需要用到的依赖，这是C++类型的包，所以需要用到rclcpp，而在msg定义的过程中用到了系统中自带的std_msgs和geometry_msgs中的msg类型，所以这里需要将这2个msgs包，rosidl_default_generator用于编译interface中相关的接口文件的工具，因此这个是必须需要的
(b) b位置是使用rosidl_default_generator中的rosidl_generate_interfaces对msg文件中的Nummsg.msg和Sphmsg.msg以及srv文件中的Addthree.srv进行变量，在编译过程需要用到geometry_msgs这个包。此外还使用了rosidl_default_runtime作为输出编译结果的工具。
package.xml：
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© c位置主要是这个包所需要使用的依赖
(d) d位置主要完整了3个功能：(1)<buildtool_depend>指定编译构建工具，这里指定的是rosidl_default_generates；(2)<exec_depend>指定在执行过程中所需要依赖的包，这里指定的是依赖rosidl_default_runtime；(3)<member_of_group>指定被编译的包属于哪个组，这里就是将interface所在的包分配到rosidl_interface_packages这个组中，这样可以方便地对interface所在的包进行管理和组织。

编译之后的结果

编译的结果主要影响install文件夹，主要的影响包括以下几个文件夹：
(1) install/pkg_name/lib文件夹，文件夹中有_c.so，_py.so，_cpp.so的文件，.so文件是linux系统下的共享库文件(相当于windows系统的dll文件)。
(2) install/pkg_name/include文件夹，文件夹中有.hpp和.h文件，也就是C++和C的头文件，也就是为C++的包引用定义的interface提供支持。
(3) install/package_name/share/package_name文件夹，在这个文件夹中分别多了msg/文件夹和srv/文件夹，很明显这两个文件夹名与定义的文件夹名一致，文件夹中有对应interface文件和与interface文件名一致的.idl文件。