| Note: This tutorial assumes that you have completed the previous tutorials: understanding ROS topics. |
 Please ask about problems and questions regarding this tutorial on answers.ros.org. Don't forget to include in your question the link to this page, the versions of your OS & ROS, and also add appropriate tags. |
Tạo một Publisher và Subscriber đơn giản
Description: Hướng dẫn làm thế nào để tạo một nút publisher và subscriber bằng c++.Tutorial Level: BEGINNER
Next Tutorial: Viết một service và client đơn giản
Contents
Tạo một nút Publisher
"Nút" là thuật ngữ ROS cho một tệp thực thi được kết nối với mạng ROS. Ở đây, chúng ta sẽ tạo ra một nút xuất thông tin ("talker"), nó sẽ liên tục phát một tin nhắn.
Thay đổi thư mục vào trong gói beginner_tutorials, bạn đã tạo ra ở hướng dẫn trước creating a rosbuild package :
roscd beginner_tutorials
Thay đổi thư mục đến gói beginner_tutorials bạn đã tạo trong hướng dẫn catkin workspace:
roscd beginner_tutorials
Mã
Tạo một thư mục 'src' trong beginner_tutorials:
mkdir src
Thư mục này sẽ chứa tất cả tập tin cho gói beginner_tutorials.
Tạo tập tin src/talker.cpp trong gói beginner_tutorials package và chép vào như sau:
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/kinetic-devel/roscpp_tutorials/talker/talker.cpp
27 #include "ros/ros.h"
28 #include "std_msgs/String.h"
29
30 #include <sstream>
31
32 /**
33 * This tutorial demonstrates simple sending of messages over the ROS system.
34 */
35 int main(int argc, char **argv)
36 {
37 /**
38 * The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform
39 * any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line.
40 * For programmatic remappings you can use a different version of init() which takes
41 * remappings directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is
42 * the easiest way to do it. The third argument to init() is the name of the node.
43 *
44 * You must call one of the versions of ros::init() before using any other
45 * part of the ROS system.
46 */
47 ros::init(argc, argv, "talker");
48
49 /**
50 * NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system.
51 * The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last
52 * NodeHandle destructed will close down the node.
53 */
54 ros::NodeHandle n;
55
56 /**
57 * The advertise() function is how you tell ROS that you want to
58 * publish on a given topic name. This invokes a call to the ROS
59 * master node, which keeps a registry of who is publishing and who
60 * is subscribing. After this advertise() call is made, the master
61 * node will notify anyone who is trying to subscribe to this topic name,
62 * and they will in turn negotiate a peer-to-peer connection with this
63 * node. advertise() returns a Publisher object which allows you to
64 * publish messages on that topic through a call to publish(). Once
65 * all copies of the returned Publisher object are destroyed, the topic
66 * will be automatically unadvertised.
67 *
68 * The second parameter to advertise() is the size of the message queue
69 * used for publishing messages. If messages are published more quickly
70 * than we can send them, the number here specifies how many messages to
71 * buffer up before throwing some away.
72 */
73 ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
74
75 ros::Rate loop_rate(10);
76
77 /**
78 * A count of how many messages we have sent. This is used to create
79 * a unique string for each message.
80 */
81 int count = 0;
82 while (ros::ok())
83 {
84 /**
85 * This is a message object. You stuff it with data, and then publish it.
86 */
87 std_msgs::String msg;
88
89 std::stringstream ss;
90 ss << "hello world " << count;
91 msg.data = ss.str();
92
93 ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
94
95 /**
96 * The publish() function is how you send messages. The parameter
97 * is the message object. The type of this object must agree with the type
98 * given as a template parameter to the advertise<>() call, as was done
99 * in the constructor above.
100 */
101 chatter_pub.publish(msg);
102
103 ros::spinOnce();
104
105 loop_rate.sleep();
106 ++count;
107 }
108
109
110 return 0;
111 }
Giải thích mã
Bây giờ hãy xem xét từng đoạn mã
ros/ros.h là một tiện ích bao gồm tất cả các headers cần thiết để sử dụng các phần công khai (common public pieces) phổ biến nhất của hệ thống ROS.
This includes the std_msgs/String message, nằm trong gói std_msgs . Đây là header được tự động tạo ra từ tập tin String.msg trong gói (package). Để có thêm thông tin về định nghĩa message, xem trang msg.
47 ros::init(argc, argv, "talker");
Khởi tạo ROS. Cho phép ROS đặt lại tên thông qua công cụ dòng lệnh -- tạm thời không quan tâm. Đây cũng là nơi đặt tên cho một nút (ở đây tên là 'talker'). Tên nút phải là riêng biệt khi chạy trong hệ thống.
Tên dùng phải là một base name, vd. không có a / trong đó.
54 ros::NodeHandle n;
Tạo một handle cho node xử lý này. NodeHandle đầu tiên tạo ra sẽ làm việc là khởi tạo nút, và destructed sẽ hủy bỏ các nguồn tài nguyên mà nút đã sử dụng.
73 ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
Khai báo cho Ros master về loại của tin nhắn được xuật bản std_msgs/String trên topic chatter. Điều này cho phép master thông báo với bất kỳ node nào đang lắng nghe khi chatter xuất dữ liệu trên topic đó. Đối số thứ hai là kích thước của hàng đợi publishing. Trong trường hợp này nếu chúng ta xuất ra quá nhanh nó sẽ giữ tối đa 1000 tin nhắn(message) trước khi bắt đầu xóa những mesage cũ.
NodeHandle::advertise() trả về một đối tượng ros::Publisher, nhằm hai mục đích: 1) nó chứa một method publish() để bạn xuất tin nhắn trên topic đã tạo, và 2) khi không còn chạy nó sẽ tự động unadvertise.
75 ros::Rate loop_rate(10);
đối tượng ros::Rate cho phép bạn thiết lập tầng số trong vòng lặp. Nó sẽ theo dõi khoảng thời gian kể từ lần gọi cuối cùng Rate::sleep(), và sleep chính xác khoảng thời gian.
Trong trường hợp này chúng ta sẽ chạy với 10Hz.
Mặc định roscpp sẽ cài một SIGINT handler để cung cấp cơ chế Ctrl-C handling sẽ làm ros::ok() trả về false nếu trường hợp này xảy ra.
ros::ok()sẽ trả về false nếu:
- Một SIGINT được nhận (Ctrl-C)
- Bị xung đột và văng khỏi mạng (kicked off the network) bởi nút khác có cùng tên
ros::shutdown() được gọi bởi một aplication.
Tất cả ros::NodeHandles bị đóng (destroyed)
Khi ros::ok() trả về false, tất cả ROS calls sẽ fail.
Chúng ta xuất tin nhắn trên ROS dùng một lớp message-adapted, tự động tạo ra từ msg file. Có thể tạo ra những kiểu dữ liệu phức tạp, tạm thời trong ví dụ này dùng tin nhắn chuẩn String message, chỉ có một trường dữ liệu (one member: "data").
101 chatter_pub.publish(msg);
Bây giờ chúng ta thực sự xuất message đến node đã có kết nối với topic xuất.
93 ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
ROS_INFO và friends được dùng để thay thế cho printf/cout. Xem rosconsole documentation để có thêm thông tin.
103 ros::spinOnce();
gọi ros::spinOnce() ở đây không cần thiết cho chương trình đơn giản, bởi vì chúng ta không nhận callbacks. Hơn thế, nếu bạn thêm một subscription vào application, và không có ros::spinOnce(), hàm callbacks sẽ không được gọi. Thế nên tốt nhất nên thêm vào khi có thể.
105 loop_rate.sleep();
Bây giờ chúng ta dùng đối tượng ros::Rate để sleep trong khoảng thời gian để đạt được tầng số xuất 10Hz.
Here's the condensed version of what's going on:
- Khởi tạo hệ thống ROS
Advertise that we are going to be publishing std_msgs/String messages on the chatter topic to the master
Lặp trong khi xuất messages đến chatter 10 lần trong một giây
Bây giờ chúng ta cần viết node để nhận messsages.
Viết node Subscriber
The Code
Tạo tập tin src/listener.cpp trong gói beginner_tutorials và sao chép như sau:
https://raw.github.com/ros/ros_tutorials/kinetic-devel/roscpp_tutorials/listener/listener.cpp
28 #include "ros/ros.h"
29 #include "std_msgs/String.h"
30
31 /**
32 * This tutorial demonstrates simple receipt of messages over the ROS system.
33 */
34 void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
35 {
36 ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
37 }
38
39 int main(int argc, char **argv)
40 {
41 /**
42 * The ros::init() function needs to see argc and argv so that it can perform
43 * any ROS arguments and name remapping that were provided at the command line.
44 * For programmatic remappings you can use a different version of init() which takes
45 * remappings directly, but for most command-line programs, passing argc and argv is
46 * the easiest way to do it. The third argument to init() is the name of the node.
47 *
48 * You must call one of the versions of ros::init() before using any other
49 * part of the ROS system.
50 */
51 ros::init(argc, argv, "listener");
52
53 /**
54 * NodeHandle is the main access point to communications with the ROS system.
55 * The first NodeHandle constructed will fully initialize this node, and the last
56 * NodeHandle destructed will close down the node.
57 */
58 ros::NodeHandle n;
59
60 /**
61 * The subscribe() call is how you tell ROS that you want to receive messages
62 * on a given topic. This invokes a call to the ROS
63 * master node, which keeps a registry of who is publishing and who
64 * is subscribing. Messages are passed to a callback function, here
65 * called chatterCallback. subscribe() returns a Subscriber object that you
66 * must hold on to until you want to unsubscribe. When all copies of the Subscriber
67 * object go out of scope, this callback will automatically be unsubscribed from
68 * this topic.
69 *
70 * The second parameter to the subscribe() function is the size of the message
71 * queue. If messages are arriving faster than they are being processed, this
72 * is the number of messages that will be buffered up before beginning to throw
73 * away the oldest ones.
74 */
75 ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
76
77 /**
78 * ros::spin() will enter a loop, pumping callbacks. With this version, all
79 * callbacks will be called from within this thread (the main one). ros::spin()
80 * will exit when Ctrl-C is pressed, or the node is shutdown by the master.
81 */
82 ros::spin();
83
84 return 0;
85 }
Diễn giải Code
Bây giờ, hãy phân tích từng đoạn, bỏ qua những phần đã giải thích ở trên.
Đây là hàm callback sẽ được gọi khi có message mới được nhận trên topic chatter. Tin nhắn được đưa đến boost shared_ptr, trong đó nó sẽ lưu lại data.
75 ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
Đăng ký vào topic chatter với master. ROS sẽ gọi hàm chatterCallback() khi có một messge mới đến. Thông số thứ 2 là kích thước hàng chờ (the queue size), trong trường hợp chúng ta xử lý message không kịp. Trong trường hợp, nếu hàng đợi vượt quá 1000 messages, nó sẽ xóa bỏ message cũ khi có message mới đến.
NodeHandle::subscribe() trả về một đối tượng ros::Subscriber , bạn sẽ giữ nó cho đến khi muốn unsubscribe. Khi đối tượng Subscriber bị hủy, nó sẽ tự unsubscribe từ topic chatter.
Phiên bản của hàm NodeHandle::subscribe() cho phép bạn chỉ ra một lớp (class member function) , hoặc bất cứ hàm có thể gọi bởi đối tượng Boost.Function. Xem roscpp overview để có thêm thông tin.
82 ros::spin();
ros::spin() điểm vào vòng lặp, gọi message callbacks nhanh nhất có thể. (Don't worry though, if there's nothing for it to do it won't use much CPU. ros::spin() will exit once ros::ok() returns false, which means ros::shutdown() has been called, either by the default Ctrl-C handler, the master telling us to shutdown, or it being called manually.)
Có những cách khác để gọi callbacks, nhưng chúng ta sẽ không bàn ở đây. Gói roscpp_tutorials có sẵn minh họa aplications. Xem roscpp overview để biết thêm thông tin.
Một lần nữa, tóm tắt lại những gì cần làm:
- Khởi tạo hệ thống ROS
Đăng ký (subscribe) topic của chatter
- Spin, chờ cho tin nhắn gưởi đến
Khi tin nhắn đến, gọi hàm chatterCallback()
Tạo một nodes
roscreate-pkg sẽ tạo một Makefile và CMakeLists.txt mặc định cho package.
$ rosed beginner_tutorials CMakeLists.txt
Nó sẽ trông giống như sau:
cmake_minimum_required(VERSION 2.4.6) include($ENV{ROS_ROOT}/core/rosbuild/rosbuild.cmake) # Set the build type. Options are: # Coverage : w/ debug symbols, w/o optimization, w/ code-coverage # Debug : w/ debug symbols, w/o optimization # Release : w/o debug symbols, w/ optimization # RelWithDebInfo : w/ debug symbols, w/ optimization # MinSizeRel : w/o debug symbols, w/ optimization, stripped binaries #set(ROS_BUILD_TYPE RelWithDebInfo) rosbuild_init() #set the default path for built executables to the "bin" directory set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin) #set the default path for built libraries to the "lib" directory set(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib) #uncomment if you have defined messages #rosbuild_genmsg() #uncomment if you have defined services #rosbuild_gensrv() #common commands for building c++ executables and libraries #rosbuild_add_library(${PROJECT_NAME} src/example.cpp) #target_link_libraries(${PROJECT_NAME} another_library) #rosbuild_add_boost_directories() #rosbuild_link_boost(${PROJECT_NAME} thread) #rosbuild_add_executable(example examples/example.cpp) #target_link_libraries(example ${PROJECT_NAME})
Thêm vào những dòng sau ở cuối:
rosbuild_add_executable(talker src/talker.cpp) rosbuild_add_executable(listener src/listener.cpp)
Điều này sẽ tạo hai executables, talker và listener, trong đó mặc định sẽ nằm trong thư mục "bin".
Để có thêm thông tin về dùng Cmake với ROS, xem CMakeLists Bây giờ chạy make:
$ make
Tạo một node
Bạn có thể dùng catkin_create_pkg trong hướng dẫn trước để tạo một package.xml và một tập tin [catkin/CMakeLists.txt|CMakeLists.txt]].
Tập tin được tạo ra CMakeLists.txt sẽ giống như sau (với chỉnh sửa từ hướng dẫn Creating Msgs and Srvs và bỏ những comments và ví dụ không dùng):
1 cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
2 project(beginner_tutorials)
3
4 ## Find catkin and any catkin packages
5 find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs genmsg)
6
7 ## Declare ROS messages and services
8 add_message_files(DIRECTORY msg FILES Num.msg)
9 add_service_files(DIRECTORY srv FILES AddTwoInts.srv)
10
11 ## Generate added messages and services
12 generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
13
14 ## Declare a catkin package
15 catkin_package()
Đừng lo lắng về việc sửa ví dụ (#), đơn giản thêm những dòng sau vào cuối tập CMakeLists.txt:
include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
add_executable(talker src/talker.cpp)
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
add_executable(listener src/listener.cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(listener beginner_tutorials_generate_messages_cpp)Kết quả tập tin CMakeLists.txt sẽ giống như sau:
1 cmake_minimum_required(VERSION 2.8.3)
2 project(beginner_tutorials)
3
4 ## Find catkin and any catkin packages
5 find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs genmsg)
6
7 ## Declare ROS messages and services
8 add_message_files(FILES Num.msg)
9 add_service_files(FILES AddTwoInts.srv)
10
11 ## Generate added messages and services
12 generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)
13
14 ## Declare a catkin package
15 catkin_package()
16
17 ## Build talker and listener
18 include_directories(include ${catkin_INCLUDE_DIRS})
19
20 add_executable(talker src/talker.cpp)
21 target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
22 add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
23
24 add_executable(listener src/listener.cpp)
25 target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
26 add_dependencies(listener beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
Nó sẽ tạo hai tập executables, talker và listener, trong đó mặc định sẽ tạo ra trong thư mục devel space, vị trí mặc định bởi ~/catkin_ws/devel/lib/<package name>.
Chú ý rằng bạn cần thêm sự phụ thuộc cho executable targets:
add_dependencies(talker beginner_tutorials_generate_messages_cpp)
Điều này để bảo đảm rằng message headers của gói này được tạo ra trước khi sử dụng. Nếu bạn sử dụng messages từ gói khác packages trong thư mục catkin workspace, bạn cần thêm sự phụ thuộc , bởi vì catkin tạo tất cả project cùng lúc. Trong *Groovy* bạn có thể dùng tất cả các biến sau để đưa vào các target phụ thuộc:
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})Bạn có thể gọi file thực thi trực tiếp hoặc bạn có thể dùng rosrun để gọi. Nó sẽ không có trong '<prefix>/bin' because that would pollute the PATH when installing your package to the system. Nếu bạn muốn file thực thi trong PATH tại thời điểm cài đặt, bạn có thể thiết đặt và cài đặt thư mục cài, xem: catkin/CMakeLists.txt
Để có thêm thông tin chi tiết về tập tin CMakeLists.txt xem: catkin/CMakeLists.txt
Bây giờ chạy catkin_make:
# In your catkin workspace $ catkin_make
Chú ý: Hoặc nếu bạn thêm package mới, bạn cần báo cho catkin để chạy making bởi thêm lựa chọn --force-cmake. Xem thêm catkin/Tutorials/using_a_workspace#With_catkin_make.
Thực thi nodes
Chạy nodes yêu cầu bạn có ROS core . Mở một shell mới, đánh:
roscore
Nếu mọi thứ hoạt động, bạn sẽ thấy xuất ra trông như sau:
... logging to /u/takayama/.ros/logs/83871c9c-934b-11de-a451-001d927076eb/roslaunch-ads-31831.log ... loading XML file [/wg/stor1a/rosbuild/shared_installation/ros/tools/roslaunch/roscore.xml] Added core node of type [rosout/rosout] in namespace [/] started roslaunch server http://ads:54367/ SUMMARY ====== NODES changing ROS_MASTER_URI to [http://ads:11311/] for starting master locally starting new master (master configured for auto start) process[master]: started with pid [31874] ROS_MASTER_URI=http://ads:11311/ setting /run_id to 83871c9c-934b-11de-a451-001d927076eb +PARAM [/run_id] by /roslaunch +PARAM [/roslaunch/uris/ads:54367] by /roslaunch process[rosout-1]: started with pid [31889] started core service [/rosout] +SUB [/time] /rosout http://ads:33744/ +SERVICE [/rosout/get_loggers] /rosout http://ads:33744/ +SERVICE [/rosout/set_logger_level] /rosout http://ads:33744/ +PUB [/rosout_agg] /rosout http://ads:33744/ +SUB [/rosout] /rosout http://ads:33744/
Bây giờ mọi thứ đã thiết đặt xong chạy talker/listener. Mở một shell mới, đi đến thư mục làm việc và nhập:
./bin/talker
Trong một shell mới nhập:
./bin/listener
Bây giờ mọi thứ đã thiết đặt xong chạy talker/listener. Mở một shell mới, đi đến thư mục làm việc và nhập:
source ./devel/setup.bash rosrun beginner_tutorials talker
Trong một sheel khác nhập:
rosrun beginner_tutorials listener
Talker bắt đầu xuất ra văn bản tương tự như:
[ INFO] I published [Hello there! This is message [0]] [ INFO] I published [Hello there! This is message [1]] [ INFO] I published [Hello there! This is message [2]] ...
Và listener bắt đầu xuất ra văn bản tương tự như:
[ INFO] Received [Hello there! This is message [20]] [ INFO] Received [Hello there! This is message [21]] [ INFO] Received [Hello there! This is message [22]] ...
Xin chúc mừng! Bạn vừa chạy các nút ROS đầu tiên. Để biết thêm mã ví dụ, hãy xem phần roscpp_tutorials package.
Hướng dẫn kế tiếp: Writing a simple service and client
