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rosserial移植到STM32(CUBEMX+HAL库)

2023-05-16

使用cubemx+HAL库将rosserial移植到STM32

    • rosserial的作用
    • 需要实现的功能
    • 移植步骤
    • 我创建的工程
    • 没有积分的可以到github下载

rosserial的作用

使用过ros的话都会了解过ros特殊的通信机制，通过话题的发布和订阅来进行通信。
有时候我们需要从PC端的串口与单片机进行通信，我曾试着直接调用串口与STM32进行数据传输，但是数据非常不好处理，自己定协议也是一个非常麻烦的事情，还经常出现一些奇怪的乱码，如果能在STM32上模仿ros直接发布或订阅话题并能够使用ros的数据类型就好了。
我曾在ros的官网上看到有将rosserial移植到arduino的教程，当移植成功后可以将arduino当成一个节点直接订阅ros通信网络上的话题，也可以直接往ros的通信网络发布话题，但是坑爹的是ros官网没给STM32的移植教程。
网上也有一些大佬用标准库移植过，但写的不明不白，我花了大量精力将大佬的代码看懂并强行移植到HAL库，最后确实能用，但代码看起来非常恶心。直到今天我发现了一种非常简单的移植方法，可以将代码搞得非常漂亮，为了让大家少踩坑，我将移植过程写出来供大家参考。

需要实现的功能

我们从PC端发布一个话题为pc_to_stm32的std_msgs::String类型数据，单片机订阅该话题，并将该数据通过话题stm32_to_pc发布出来。

移植步骤

  1. 首先我们建一个CUBEMX工程
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  2. 选好你的芯片的型号，我的单片机是F103ZET6
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  3. 分别配RCC ,SYS,TIM2,USART
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  4. 配时钟树，这里我配64MHZ
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  5. 配USART波特率，这里我配57600，因为这是serial_node的默认参数，方便，你要是改别的也行，但是serial_node也要改对应了
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  6. 配串口DMA
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  7. 串口中断开启
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  8. 配置工程路径与参数
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  9. 点击OK后CUBEMX将生成32的工程，但先别急着打开，先关掉
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  10. 我们将RosLibs文件夹复制粘贴到我们的工程文件夹下，这个文件夹是arduino移植过程生成的，里面储存的是ROS的各种消息类型，方便我们以后调用的，我们这次移植的目的就是为了能直接调用这些数据类型。这个文件夹可以从我分享的文件获得，或者参考官网的arduino教程获取。
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  11. 我们在MDK-ARM目录建立三个文件
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  12. 将刚才加进来的文件添加进32的工程
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  13. 如果成功添加那我们就能从工程看到所添加的文件
    在这里插入图片描述
  14. 由于ros数据类型是以类的方式写好的，属于C++的特性，所以我们的32工程需要进行C与C++的混编，同时我们添加数据类型文件的路径
    在这里插入图片描述
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  15. 在mainpp.cpp文件创建订阅节点和发布节点，与ros在PC的方式完全一样，mainpp.h文件需要注意添加使用C编译规则编译
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  16. 然后我们在main.c文件调用mainpp.cpp的函数，记住要添加mainpp.cpp的头文件
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  17. 编译后我们可以看到编译是通过的，但是有15个警告，不要慌，这是由于keil对C++的支持不太好，但是不影响我们使用。我们需要将警告屏蔽掉，因为不能让别人以为是由于我们代码写的不好而出现的警告
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  18. 忽略警告后重新编译，又是一段 0 Error(s), 0 Warning(s)的完美代码
    在这里插入图片描述
  19. 我们将代码烧录到单片机并将串口怼到PC测试，看能不能出现我们想要的效果，首先不要忘了提高串口权限，然后运行rosserial节点
    在这里插入图片描述
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0
rosrun rosserial_python serial_node.py
  1. 监听话题 /stm32_to_pc（此时/stm32_to_pc没有任何数据）
    在这里插入图片描述
rostopic echo /stm32_to_pc
  1. 发布话题 /pc_to_stm32 ,同时我们可以看到STM32通过话题/stm32_to_pc将数据转反回来，到这里就说明我们移植成功了。
    在这里插入图片描述
rostopic pub -r 1 pc_to_stm32 std_msgs/String hello
  1. 通过rqt查看节点我们可以这样理解，节点serial_node作为STM32与ros的桥梁，主要负责数据的转化。
    在这里插入图片描述
  2. 如果移植到STM32别的系列主要改动下面几个地方（以F407ZGT6为例）
    在这里插入图片描述
    24.BUG解决
    由于我用来讲解的单片机是F103ZET6，受限于硬件问题，就是tim2用于计数那个寄存器是16位的，最大值只能到65535，我们用了它的数据作为rosserial协议的时间戳的数据源，当计数超出65535时候就会溢出，这导致了我们的时间戳匹配不上，从而会重新连接，并报出Unable to sync with device; possible link problem or link software version mismatch such as hydro rosserial_python with groovy Arduino这个错误，你们会发现没10秒左右就出重新连接一次就是这个原因，但是这并不影响实际的通信效果，只是非常恶心罢了，如果你用了别的型号的单片机，你可以检查一下这个寄存器的容量，有的是32位的，比如F407ZGT6就是32位的，根据下图修改就可以修复这个小bug了
    在这里插入图片描述

我创建的工程

rosserial

没有积分的可以到github下载

github下载地址

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