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使用catkin进行工程管理

2023-05-16

catkin是什么

这是一个管理ros代码的工程管理工具，基于cmake，但是比cmake多更多功能，是cmake上层的代码管理规则
ros之前采用的是ros_build，现在用catkin；catkin是cmake宏和用于构建ROS某些部分的相关python代码的集合;

 

目的

不安装ros的情况下，也可以使用catkin进行项目工程管理。

但需要安装catkin或将catkin package包含在项目工程文件中，这样就可以使用catkin最外层CMakeLists.txt 方便的进行项目构建与管理。

也可以像ros工程文件那样，在catkin_ws中直接使用catkin_make进行项目构建。

 

使用小节：

1. 如果没有安装catkin，或catkin未包含在工程文件中，cmake ..  时无法识别catkin相关指令；

2. 使用catkin进行项目管理时，每个功能包必须有package.xml文件，否则cmake .. 时会报错； package.xml中，对于未安装的self-developed package，需要配置

 <build_depend>和<run_depend>

3. CMake 及 CMakeLists.txt 使用小结  https://blog.csdn.net/reasonyuanrobot/article/details/106723888

 

安装依赖项

Catkin具有以下依赖性

——CMake 一个跨平台的开源构建系统。
——Python 一种通用的解释性高级编程语言，版本2.7。
————catkin_pkg 一个用于catkin的Python运行库。
————empy 一个Python模板库。
————nose 一个Python测试框架。
——GTest 一种Google的c++单元测试框架。
——GNU C++编译器（g++）- GNU C++编译

安装以上依赖项

~$ sudo apt-get install cmake
~$ sudo apt-get install python-catkin-pkg 
~$ sudo apt-get install python-empy 
~$ sudo apt-get install python-nose 
~$ sudo apt-get install python-setuptools 
~$ sudo apt-get install libgtest-dev 
~$ sudo apt-get install build-essential

使用catkin

下载：

~$ sudo apt-get install git
~$ git clone https://github.com/ros/catkin

1. 将catkin package包含在项目工程文件中

只能在该项目中使用，其它项目找不到catkin package

文件结构类似下图：

2.构建并安装

其它项目都可使用

~$ cd catkin/
~$ cd build
~$ cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ../
~$ make
~$ sudo make install

安装完之后，需参照 https://blog.csdn.net/reasonyuanrobot/article/details/117335278 ，解决find_package(catkin)失败的问题。

将 .catkin 的路径添加到CMAKE_PREFIX_PATH中。

 

参考：

【1】http://wiki.ros.org/catkin#Installing_catkin

【2】http://docs.ros.org/jade/api/catkin/html/user_guide/installation.html

http://wiki.ros.org/catkin

https://docs.ros.org/en/api/catkin/html/

源码：https://github.com/ros/catkin

Ubuntu 16.04下源码安装Catkin  https://blog.csdn.net/willwinston/article/details/80714334

catkin_make的时候发生了什么 https://blog.csdn.net/bluewhalerobot/article/details/73658162

 

常用语法

catkin的原理和流程和CMake很类似，与rosbuild相比，它的可移植性，以及对交叉编译的支持更好。

catkin基于CMake实现，CMakeList的语句与基本CMake一致，常用的包括：

  • cmake_minimum_required()：CMake版本
  • project()：工程名
  • find_package()：加载外部变量
    • # 加载catkin中的变量，同时添加angles、roscpp、std_msgs的依赖 find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS angles roscpp std_msgs)
    • # 加载Boost中的变量 find_package(Boost REQUIRED COMPONENTS thread)
  • include_directories()：添加头文件路径
    • # 添加./include、${catkin_INCLUDE_DIRS}为头文件路径，如果有其它外部路径也在这里添加 include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
    • # Boost_INCLUDE_DIRS环境变量在上面find_package中加载 include_directories(${Boost_INCLUDE_DIRS})
  • add_library()：生成库
    • # 生成库文件，可传入多个源文件 add_library(your_library libsrc1.cpp libsrc2.cpp libsrc_etc.cpp )
  • add_executable()：生成可执行文件
    • # 生成可执行文件，可以传入多个源文件 add_executable(my_node src0.cpp src1.cpp src2.cpp )

  • add_subdirectory()：一般情况下，我们的项目各个子项目都在一个总的项目根目录下，但有的时候，我们需要使用外部的文件夹，怎么办呢？add_subdirectory命令，可以将指定的文件夹加到build任务列表中。

  • add_dependencies()：添加依赖项，在使用ROS的message、service、action时注意添加，如下：
    • # 添加对其它package消息的依赖，前提是已经通过find_package()引入了这个package add_dependencies(my_target ${catkin_EXPORTED_TARGETS}) # 添加对本package消息的依赖 add_dependencies(my_target ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS})
  • target_link_libraries()：链接库
    • # 为可执行文件或库添加链接库 target_link_libraries(my_node ${catkin_LIBRARIES}
    • # ROS基本库 ${Boost_LIBRARIES} # Boost库 )
  • install()：安装
    • # 默认情况catkin会为每个package在./devel中建立目录，存放目标文件
    • # 目标文件可以直接通过rosrun和roslaunch访问
    • # 如需制定其它安装位置，则需通过install()命令 install(TARGETS my_node0 my_node1 ARCHIVE DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION} LIBRARY DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_LIB_DESTINATION} RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION} )
  • 除此之外，catkin还为ROS设计了一些独有语句，包括：
    • add_message_files(), add_service_files(), add_action_files() 
      • 用于添加自定义的message、service和action文件。基本语法为：
        • # 以message为例，service、action类似 add_message_files( # 目录名 DIRECTORY msg # 文件名 FILES YourFirstMessage.msg YourSecondMessage.msg YourThirdMessage.msg )
    • generate_messages() 
      • 用于生成所有定义的message、service、action文件，需要添加本文件需要依赖的message文件包。 
      • 一般情况下需要依赖std_msgs，如果用到了其它类型的msg，也要在这声明。如下：
        • generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
    • catkin_package()
      • catkin_package()是catkin提供的CMake宏，用于为catkin提供构建、生成pkg-config和CMake文件所需要的信息。
      • 必须在声明add_library()或add_executable()前调用 
      • 有5个可选参数:
        • INCLUDE_DIRS - 声明给其它package的include路径
        • LIBRARIES - 声明给其它package的库
        • CATKIN_DEPENDS - 本包依赖的catkin package
        • DEPENDS - 本包依赖的非catkin package
        • CFG_EXTRAS - 其它配置参数
          • 比如:
            • catkin_package( INCLUDE_DIRS include LIBRARIES ${PROJECT_NAME} CATKIN_DEPENDS roscpp nodelet DEPENDS eigen opencv)

 

catkin最外层CMakeLists.txt

固定，无需更改

# toplevel CMakeLists.txt for a catkin workspace
# catkin/cmake/toplevel.cmake

cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)

set(CATKIN_TOPLEVEL TRUE)

# search for catkin within the workspace
set(_cmd "catkin_find_pkg" "catkin" "${CMAKE_SOURCE_DIR}")
execute_process(COMMAND ${_cmd}
  RESULT_VARIABLE _res
  OUTPUT_VARIABLE _out
  ERROR_VARIABLE _err
  OUTPUT_STRIP_TRAILING_WHITESPACE
  ERROR_STRIP_TRAILING_WHITESPACE
)
if(NOT _res EQUAL 0 AND NOT _res EQUAL 2)
  # searching fot catkin resulted in an error
  string(REPLACE ";" " " _cmd_str "${_cmd}")
  message(FATAL_ERROR "Search for 'catkin' in workspace failed (${_cmd_str}): ${_err}")
endif()

# include catkin from workspace or via find_package()
if(_res EQUAL 0)
  set(catkin_EXTRAS_DIR "${CMAKE_SOURCE_DIR}/${_out}/cmake")
  # include all.cmake without add_subdirectory to let it operate in same scope
  include(${catkin_EXTRAS_DIR}/all.cmake NO_POLICY_SCOPE)
  add_subdirectory("${_out}")

else()
  # use either CMAKE_PREFIX_PATH explicitly passed to CMake as a command line argument
  # or CMAKE_PREFIX_PATH from the environment
  if(NOT DEFINED CMAKE_PREFIX_PATH)
    if(NOT "$ENV{CMAKE_PREFIX_PATH}" STREQUAL "")
      string(REPLACE ":" ";" CMAKE_PREFIX_PATH $ENV{CMAKE_PREFIX_PATH})
    endif()
  endif()

  # list of catkin workspaces
  set(catkin_search_path "")
  foreach(path ${CMAKE_PREFIX_PATH})
    if(EXISTS "${path}/.catkin")
      list(FIND catkin_search_path ${path} _index)
      if(_index EQUAL -1)
        list(APPEND catkin_search_path ${path})
      endif()
    endif()
  endforeach()

  # search for catkin in all workspaces
  set(CATKIN_TOPLEVEL_FIND_PACKAGE TRUE)
  find_package(catkin QUIET
    NO_POLICY_SCOPE
    PATHS ${catkin_search_path}
    NO_DEFAULT_PATH NO_CMAKE_FIND_ROOT_PATH)
  unset(CATKIN_TOPLEVEL_FIND_PACKAGE)

  if(NOT catkin_FOUND)
    message(FATAL_ERROR "find_package(catkin) failed. catkin was neither found in the workspace nor in the CMAKE_PREFIX_PATH. One reason may be that no ROS setup.sh was sourced before.")
  endif()
endif()

catkin_workspace()

 

package.xml模板

<package>
  <name>robot_mission_planner_pick</name>
  <version>1.0.0</version>
  <description>
    <p>URDF Description package for robot_model</p>
    <p>This package contains configuration data, 3D models and launch files
for robot_model robot</p>
  </description>
  <author>me</author>
  <maintainer email="me@email.com" />
  <license>BSD</license>

  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  
<!-- some uninstalled package, especially self-developed package, should be setup below ,
  Otherwise cmake can't find these package -->
  <build_depend>utils</build_depend>
  <run_depend>apriltags</run_depend>

  <build_depend>utils</build_depend>
  <run_depend>apriltags</run_depend>

  <export>
    <architecture_independent />
  </export>
</package>

 

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catkin

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