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ROS学习（四）发布者与订阅者

2023-05-16

目录

一、发布者与订阅者通讯关系

二、发布者

1.一般创建步骤

 2.配置CMakeLists.txt中的编译规则

3.编译

4.设置环境变量

5.运行发布者 

三、订阅者

1一般创建步骤

 2.在CMakeLists.txt中配置，build区域下

 3.编译

4.设置环境变量

5.运行发布者 

四、发布者与订阅者案例

1.发布者

1)创建功能包 learning_topic

2)创建发布者代码（velocity_publisher.cpp) 

3）配置CMakeLists.txt中的编译规则

4）编译

5）设置环境变量

6）运行发布者

2.订阅者

1.创建pose_subscriber.cpp文件

2.配置CMakeLists.txt中的编译规则

3.编译

4.设置环境变量

5.运行发布者

五、自定义话题信息

1.定义msg文件

2.在 package.xml中添加功能依赖包

3.在CMakeLists.txt添加编译选项

4.编译生成语言相关文件

六、自定义话题案例

1.自定义话题信息

2.在 package.xml中添加功能依赖包

3.在CMakeLists.txt添加编译选项

4.编译生成语言相关文件

5.应用此自定义话题

1）在话题功能包的src目录下创建person_publisher.cpp

2）创建person_subscriber.cpp

一、发布者与订阅者通讯关系

实现过程
发布者发布信息，通过话题(topic)传输，订阅者通过订阅得到数据并执行操作
发布者的数据结构为twist，订阅者为pose 

二、发布者

1.一般创建步骤

  • 初始化ROS节点：ros::init( )
  • 向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型
  • 创建消息数据
  • 按照一定频率循环发布消息
#include <ros/ros.h>
#include <消息类型yyy.h>
int main(int argc, char **argv)
{
	// ROS节点初始化
	ros::init(argc, argv, "节点名");//节点名不允许重复

	// 创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;

    //创建发布者
	ros::Publisher 发布者 = n.advertise<消息类型>("话题名", 队列长度);

	// 设置循环的频率
	ros::Rate loop_rate(频率);
	int count = 0;
	while (ros::ok())
    {
	    // 初始化消息
		消息类型 消息类型对象;
		消息类型对象.成员1 = xx;//对消息类型对象进行设置
		消息类型对象.成员2 = xx;

	    // 发布消息
		发布者.publish(消息类型对象);
		ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
		消息类型对象.xx1, 消息类型对象.xx2);

	    // 按照循环频率延时
	    loop_rate.sleep();
	}
	return 0;
}

注：

        ros::init( );                       //初始化ROS节点
        ros::NodeHandle n;        //创建节点句柄
        ros::ok();                        //检测节点是否开启；开启为true
        ros::INFO(  );                  //输出消息，与printf(  )语法相似

                %s       //字符串
                %d       //整数
                %f        //浮点数
                %0.2f   //小数后精确到2位

 2.配置CMakeLists.txt中的编译规则

  1. 设置需要编译的代码和生成的可执行文件
  2. 设置链接库

功能包内CMakeLists.txt中build区域下加上：

add_executable(节点名 .cpp文件地址)#从工作空间src开始：/src/xxxx/xxx.cpp   #运行
target_link_libraries(节点名 ${catkin_LIBRARIES})                        #库连接

 如果是自定义话题还要加上

add_dependencies(节点名 ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)	#连接依赖，与自定义消息连接

注：是加在功能包内CMakeLists.txt中，不是工作空间下

3.编译

cd ~/工作空间
catkin_make

4.设置环境变量

source devel/setup.bash		#需要配置环境变量，否则系统无法找到运行程序

注：每次运行都需要设置环境变量，如果嫌麻烦可以：

  1. 在主目录下
  2. ctrl+h显示隐藏文件
  3. 找到".bashrc"文件，打开
  4. 在文件最后位置加上“source /home/xxx/catkin_ws/devel/setup.bash”
  5. 此处路径要全，xxx表示用户名

5.运行发布者 

roscore

rosrun 功能包名 节点名

三、订阅者

1一般创建步骤

  • 初始化ROS节点
  • 订阅需要的话题
  • 循环等待话题消息，接收到消息后进入回调函数
  • 在回调函数中完成消息处理。
#include <ros/ros.h>
#include "消息类型"
// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void 回调函数名(const 消息类型::ConstPtr& 对象名1)    
{

    //对消息进行处理
    //不能过于复杂
    //如将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", 对象名1->成员1, 对象名1->成员2);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "订阅的节点名");
    // 创建节点句柄，管理节点资源
    ros::NodeHandle n;
    //创建订阅对象
    ros::Subscriber 对象名2 = n.subscribe("话题名", 队列长度, 回调函数名);
    // 循环等待回调函数
    ros::spin();
    return 0;
}

注：回调函数要高效快速

ConstPtr：常指针类型 

 2.在CMakeLists.txt中配置，build区域下

add_executable(节点名 .cpp文件地址)#从工作空间src开始：/src/xxxx/xxx.cpp   #运行
target_link_libraries(节点名 ${catkin_LIBRARIES})                        #库连接

 如果是自定义话题还要加上

add_dependencies(节点名 ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)	#连接依赖，与自定义消息连接

 3.编译

cd ~/工作空间
catkin_make

4.设置环境变量

source devel/setup.bash		#需要配置环境变量，否则系统无法找到运行程序

注：每次运行都需要设置环境变量，

5.运行发布者 

roscore

rosrun 功能包名 节点名

四、发布者与订阅者案例

实现内容：通过发布话题控制海龟运动，并且通过订阅话题接受海龟实时位置

ROS发布话题与订阅话题https://download.csdn.net/download/m0_56451176/86398718?spm=1001.2014.3001.5503

1.发布者

1)创建功能包 learning_topic

cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg learning_topic roscpp rospy std_msgs geometry_msgs turtlesim

2)创建发布者代码（velocity_publisher.cpp) 

cd learning_topic/src
touch velocity_publisher.cpp
gedit velocity_publisher.cpp

代码内容如下： 

//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;
}

注：

vel_msg.linear.x = 0.5;  //设置海龟x方向线速度为0.5m/s
vel_msg.angular.z = 0.2; //设置海龟z方向角速度为0.2rad/s

3）配置CMakeLists.txt中的编译规则

CMakeLists.txt中build区域下加上：

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

 4）编译

cd ~/catkin_ws
catkin_make

5）设置环境变量

source devel/setup.bash		#需要配置环境变量，否则系统无法找到运行程序

6）运行发布者

运行ros核心 

roscore

启动海龟仿真器 

rosrun turtlesim turtlesim_node

 发布话题

注：打开新的终端需要加上source ~/catkin_ws/devel/setup.bash    

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun learning_topic velocity_publisher

2.订阅者

1.创建pose_subscriber.cpp文件

话题功能包已存在~/catkin_ws/src
在功能包的src文件夹建立pose_subscriber.cpp文件

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic/src
touch pose_subscriber.cpp
gedit pose_subscriber.cpp

代码内容如下： 

//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，管理节点资源
    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;
}

2.配置CMakeLists.txt中的编译规则

CMakeLists.txt中build区域下加上：

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

 3.编译

cd ~/catkin_ws
catkin_make

4.设置环境变量

source devel/setup.bash

5.运行发布者

运行ros核心 

roscore

启动海龟仿真器 

rosrun turtlesim turtlesim_node

 发布话题

注：打开新的终端需要加上source ~/catkin_ws/devel/setup.bash    

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun learning_topic pose_subscriber

6.加上发布者

 注：打开新的终端需要加上source ~/catkin_ws/devel/setup.bash    

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash	
rosrun learning_topic velocity_publisher

五、自定义话题信息

1.定义msg文件

cd 功能包路径
mkdir msg
touch xxx.msg

在话题功能包中创建msg文件夹，用于存储自定义话题的文件
在msg文件夹中创建xxx.msg，作为数据接口

gedit xxx.msg

 xxx.msg内容如下：

数据类型 对象名1
数据类型 对象名2
        .
        .
        .
数据类型 对象名n

#宏定义,此处对象名与上方不同
数据类型 对象名_1=xx
数据类型 对象名_2=xx
        .
        .
        .
数据类型 对象名_n=xx

注：不能使用Tab进行缩进

2.在 package.xml中添加功能依赖包

在话题功能包的package.xml中添加功能包的编译依赖和运行依赖

<build_depend>message_generation</build_depend> #动态产生message
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>		#运行依赖

3.在CMakeLists.txt添加编译选项

find_package(....... message_generation)				

add_message_files(FILES xxx.msg)		#将msg文件加入编译
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)#依赖，在messages，services栏中加

catkin_package(...... message_runtime)	#依赖若被注释要取消

4.编译生成语言相关文件

cd ~/工作空间路径
catkin_make

六、自定义话题案例

实现内容：发布和订阅个人的姓名和性别这些信息

1.自定义话题信息

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic
mkdir msg
cd msg
touch Person.msg
gedit Person.msg

 Person.msg内容如下：

string name    #字符串对象name
uint8 sex      
uint8 age

uint8 unknown = 0	#宏定义
uint8 male = 1
uint8 female = 2

注：定义姓名、性别、年龄

宏定义：未知、男、女 

2.在 package.xml中添加功能依赖包

在话题功能包的package.xml中添加功能包的编译依赖和运行依赖

<build_depend>message_generation</build_depend> #动态产生message
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>		#运行依赖

  

3.在CMakeLists.txt添加编译选项

find_package(....... message_generation)				

add_message_files(FILES Person.msg)		#将msg文件加入编译
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)#依赖，在messages，services栏中加

catkin_package(...... message_runtime)	#依赖若被注释要取消

4.编译生成语言相关文件

cd ~/catkin_ws
catkin_make

5.应用此自定义话题

1）在话题功能包的src目录下创建person_publisher.cpp

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic/src
touch person_publisher.cpp
gedit person_publisher.cpp

person_publisher.cpp内容如下 

//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;		//定义Person对象
		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;
}

2）创建person_subscriber.cpp

cd ~/catkin_ws/src/learning_topic/src
touch person_subscriber.cpp
gedit person_subscriber.cpp

 person_subscriber.cpp内容如下：

//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;
}

配置功能包的CMakeLists.txt中的编译规则，build栏中

add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)					#运行
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})					#库连接
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)	#连接依赖，与自定义消息连接

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

cd ~/catkin_ws
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

运行 

roscore

source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun learning_topic person_publisher
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
rosrun learning_topic person_subscriber

  

注：1.订阅者可以会有一点延迟

2.当发布者和订阅者已经建立了连接，ros master就不再必要，ros master只负责为两者建立连接，若有其他连接才再需要

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