我和jetson-Nano的故事（11）——在ros中编译usb_cam

1. 问题背景

最近给jetson nano重装了系统之后，在编译今年人工智能ROS小车比赛用的工程包的时候，遇到一个问题迟迟没有解决，花费了一段时间才弄清楚原因和找到解决办法，现在记录如下

1.1 jetson nano的软件环境版本

这里可以直接使用jtop进行查看，没有jtop的话，先安装一下，安装方法如下：

Jetson Nano上安装jtop的步骤如下：

1. 安装pip3和依赖项：
   打开终端，运行以下命令安装pip3（如果尚未安装）：

sudo apt-get install python3-pip python3-dev -y

安装其他依赖项，这些对于jtop的运行是必要的：

sudo apt-get install git cmake  
sudo apt-get install libhdf5-serial-dev hdf5-tools  
sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran

2. 安装jtop：
   使用pip3安装jetson-stats，它包含了jtop：

sudo -H pip3 install jetson-stats

安装完成后，可能需要重启jetson_stats服务：

sudo systemctl restart jetson_stats.service

重启系统以确保所有更改都已生效（可选）：

reboot

3. 运行jtop：

在终端中输入以下命令来启动jtop：

sudo jtop

如果安装后遇到无法运行jtop，并且一直提示重启jtop服务的问题，可以尝试再次使用pip3重新安装jetson-stats。

另外，如果你需要配置CUDA的环境变量，可以运行以下命令来编辑~/.bashrc文件（假设你的CUDA已经正确安装）：

• 查看cuda的bin目录下是否有nvcc：

ls /usr/local/cuda/bin

• 如果存在nvcc，编辑~/.bashrc文件：

sudo vim ~/.bashrc

在文件末尾添加以下两行（注意在vim中，按I进入插入模式，按Esc退出插入模式，然后按:进入命令模式，输入wq并按Enter保存并退出）：

export PATH=/usr/local/cuda/bin:$PATH  
export LD_LIBRARY_PATH=/usr/local/cuda/lib64:$LD_LIBRARY_PATH

保存并关闭文件后，运行以下命令使更改生效：

source ~/.bashrc

以上步骤应该能帮助你在Jetson Nano上成功安装并运行jtop。如果仍然遇到问题，请检查你的网络连接、软件源设置以及任何相关的错误消息，以便进一步诊断问题。

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最终显示信息如下，注意OpenCV的版本，最好使用3.2.0的，如果是4.1.1的话，可能会出现冲突。
这里可以直接卸载掉，然后使用ros里面的opencv
其他安装opencv的方式可以参考我的另外一篇博文：
我和jetson-Nano的故事（10）——安装OpenCV3.2.0

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2.问题现象

在使用catkin_make编译usb_cam编译时，报错信息如下

[ 75%] Linking CXX executable /home/agilex/idrive_ws/devel/lib/usb_cam/usb_cam_node
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_packet_from_data'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `sws_scale'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_frame_alloc'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_close'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_frame_get_buffer'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_new_packet'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_alloc_context3'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_log_set_level'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_free_context'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_free'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_open2'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_send_packet'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `sws_getContext'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_image_get_buffer_size'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_parser_close'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_parser_init'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_register_all'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `sws_freeContext'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_receive_frame'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `av_image_copy_to_buffer'
/home/agilex/idrive_ws/devel/lib/libusb_cam.so: undefined reference to `avcodec_find_decoder'

3.问题原因及解决办法

出现这些链接错误是因为在编译过程中没有正确链接 FFmpeg 库。为了正确链接这些库，你需要确保 CMakeLists.txt 文件中包含了必要的库和头文件路径。

以下是详细步骤，确保 FFmpeg 库被正确找到并链接：

1. 安装 FFmpeg 库：
   首先，确保系统上安装了 FFmpeg 库。

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install ffmpeg libavcodec-dev libavformat-dev libavutil-dev libswscale-dev
   

2. 更新 CMakeLists.txt 文件：
   编辑你的 ROS 包的 CMakeLists.txt 文件，确保正确链接所有必需的 FFmpeg 库。

   cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
   project(usb_cam)
   
   find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
     roscpp
     std_msgs
     # Add other required components here
   )
   
   find_package(PkgConfig REQUIRED)
   pkg_check_modules(AV REQUIRED libavcodec libavformat libavutil libswscale)
   
   catkin_package(
     CATKIN_DEPENDS roscpp std_msgs
     DEPENDS AV
   )
   
   include_directories(
     ${catkin_INCLUDE_DIRS}
     ${AV_INCLUDE_DIRS}
   )
   
   add_executable(${PROJECT_NAME}_node src/your_node.cpp)
   
   target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node
     ${catkin_LIBRARIES}
     ${AV_LIBRARIES}
   )
   

   确保 pkg_check_modules 找到所有必要的 FFmpeg 库（libavcodec, libavformat, libavutil, libswscale）。

3. 清理和重新编译：
   在工作空间的根目录下，清理并重新编译：

   catkin_make clean
   catkin_make
   

4. 完整的 CMakeLists.txt 示例：
   这是一个完整的 CMakeLists.txt 示例，它应该能够帮助你正确地配置项目：

cmake_minimum_required(VERSION 2.8.12)
project(usb_cam)

## Find catkin macros and libraries
## if COMPONENTS list like find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS xyz)
## is used, also find other catkin packages
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS cv_bridge image_transport roscpp std_msgs std_srvs sensor_msgs camera_info_manager)

# Find OpenCV
find_package(OpenCV REQUIRED)

## pkg-config libraries
find_package(PkgConfig REQUIRED)
pkg_check_modules(avcodec libavcodec REQUIRED)
pkg_check_modules(avutil libavutil REQUIRED)
pkg_check_modules(swscale libswscale REQUIRED)
pkg_check_modules(AV REQUIRED libavcodec libavformat libavutil libswscale)

###################################################
## Declare things to be passed to other projects ##
###################################################

## LIBRARIES: libraries you create in this project that dependent projects also need
## CATKIN_DEPENDS: catkin_packages dependent projects also need
## DEPENDS: system dependencies of this project that dependent projects also need
catkin_package(
INCLUDE_DIRS include
LIBRARIES ${PROJECT_NAME}
DEPENDS AV
)

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

include_directories(include
${catkin_INCLUDE_DIRS}
${avcodec_INCLUDE_DIRS}
${swscale_INCLUDE_DIRS}
${avutil_INCLUDE_DIRS}
${OpenCV_INCLUDE_DIRS}
${AV_INCLUDE_DIRS}
)

## Build the USB camera library
add_library(${PROJECT_NAME} src/usb_cam.cpp)
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}
${avcodec_LINK_LIBRARIES}
${avutil_LINK_LIBRARIES}
${swscale_LINK_LIBRARIES}
${catkin_LIBRARIES}
${OpenCV_LIBS}
)

## Declare a cpp executable
add_executable(${PROJECT_NAME}_node nodes/usb_cam_node.cpp)
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node
${PROJECT_NAME}
${avcodec_LINK_LIBRARIES}
${avutil_LINK_LIBRARIES}
${swscale_LINK_LIBRARIES}
${catkin_LIBRARIES}
${OpenCV_LIBS}
${AV_LIBRARIES}
)

#############
## Install ##
#############

## Mark executables and/or libraries for installation
install(TARGETS ${PROJECT_NAME}_node ${PROJECT_NAME}
RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
LIBRARY DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION}
)

## Copy launch files
install(DIRECTORY launch/
DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_SHARE_DESTINATION}/launch
FILES_MATCHING PATTERN "*.launch"
)

install(DIRECTORY include/${PROJECT_NAME}/
 DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_INCLUDE_DESTINATION}
 FILES_MATCHING PATTERN "*.h" PATTERN "*.hpp"
)

5. 确保头文件路径和库路径正确：
   确保所有必要的头文件路径和库路径都在 include_directories 和 target_link_libraries 中正确配置。如果你的库安装在非标准路径中，可以通过手动设置路径来确保编译器能找到它们。

6. 调试链接问题：
   如果问题仍然存在，可以使用以下命令查看链接器的详细输出，以便进一步调试：

   VERBOSE=1 catkin_make
   

通过这些步骤，你应该能够解决链接错误并成功编译项目。