ROS4 : ROS节点和主题

　　依照<ROS-3 : Catkin工作空间和ROS功能包>，创建catkin工作空间，并在起src下创建功能包ros_demo_pkg，依赖项为roscpp、std_msgs、actionlib、actionlib_msgs，并构建该空功能包。ROS中节点间的基本通讯方式是topic，即publish/subscribe模式。以下介绍如何创建两个两个节点分别发布和订阅一个主题。

一、创建节点

1、创建发布者节点topic_publisher

　　首先在功能包ros_demo_pkg下的src下创建第一个节点文件topic_publisher.cpp。该节点在主题/numbers上发布一个整数，其代码和详解如下：

//roscpp client APIs的核心头文件
#include "ros/ros.h"
//标准消息类型Int32的头文件
#include "std_msgs/Int32.h"
#include <iostream>

int main(int argc, char **argv)

{

    //初始化ROS node--topic_publisher
    ros::init(argc, argv,"topic_publisher");

    //创建一个节点句柄对象，用于和ROS系统通讯
    ros::NodeHandle node_obj;

    //创建一个主题发布者对象，设定主题名、消息类型和缓冲区大小
    ros::Publisher number_publisher = node_obj.advertise<std_msgs::Int32>("/numbers",10);

    //设定发送数据的频率
    ros::Rate loop_rate(10);

    int number_count = 0;

    //开启while循环，递增一个数值，并发布到topic /numbers
    while (ros::ok())
    {

        //创建 Int32型消息对象
        std_msgs::Int32 msg;

        //设置消息值
         msg.data = number_count;

        //打印消息数据
        ROS_INFO("%d",msg.data);

        //将消息发布到主题
        number_publisher.publish(msg);

        //读取并更新所有的topics
         ros::spinOnce();

        //实现数据发布频率
        loop_rate.sleep();

        ++number_count;
    }
    
    return 0;
}

 

2、创建订阅者节点topic_subscriber

　　接下来在功能包ros_demo_pkg下的src下创建第二个节点文件topic_subscriber.cpp。该节点订阅主题/numbers，接收该主题的消息，其代码和详解如下：　

#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/Int32.h"
#include <iostream>

//Callback 函数，当有数据被发布到主题/numbers时会调用该函数
void number_callback(const std_msgs::Int32::ConstPtr& msg)
{
    ROS_INFO("Recieved  [%d]",msg->data);
}

int main(int argc, char **argv)
{

    //初始化ROS node --topic_subscriber
        ros::init(argc, argv,"topic_subscriber");
    ros::NodeHandle node_obj;
    //创建一个订阅者对象，设定主题名、缓冲区大小和callback函数
    ros::Subscriber number_subscriber = node_obj.subscribe("/numbers",10,number_callback);
    //Spinning the node
    ros::spin();
    return 0;
}

 

3、构建节点

　　为编译并构建上述节点的源代码，必须编辑功能包中的CMakeLists.txt文件。

$ cd ~/catkin_ws/src/ros_demo_pkg
$ gedit CMakeList.txt

　　在已有的CMakeLists.txt文件中加入以下代码：

## 指定头文件的位置
include_directories(
      include
      ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

## 声明一个C++可执行文件
## add_executable(node_name src/node_source_file.cpp)
add_executable(topic_publisher src/topic_publisher.cpp)
add_executable(topic_subscriber src/topic_subscriber.cpp)

## 添加可执行文件所需的cmake  target dependencies
## add_dependencies(node_name {package_name}_generate_messages_cpp)
add_dependencies(topic_publisher ros_demo_pkg_generate_messages_cpp)
add_dependencies(topic_subscriber ros_demo_pkg_generate_messages_cpp)

## 指定链接 a library 或 executable target所需的libraries
# target_link_libraries(node_name ${catkin_LIBRARIES} )
target_link_libraries(demo_topic_publisher ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries(demo_topic_subscriber ${catkin_LIBRARIES})

　　然后就可以编译上述节点并构建该功能包：切换到catkin工作空间再进行构建。

$ cd ~/catkin_ws
$ catkin_make

　　以上即为构建成功。

　　综上，创建ROS节点包括以下几个步骤：

1. 在功能包的src下编写节点的源文件，即.cpp文件
2. 编辑功能包的CMakeLists.txt文件，添加编译和构建节点所需的内容；
3. 构建功能包。

二、执行节点

　　ROS系统中运行任何节点前都必须先运行roscore。roscore将启动ROS Master、ROS paramter和rosout logging nodes。

$ roscore

　　再在另两个终端中分别运行上述两个节点。先运行发布者节点topic_publisher：

$ rosrun ros_demo_pkg topic_publisher

　　再运行订阅者节点topic_subscriber：

$ rosrun ros_demo_pkg topic_subscriber

　　可看到两个节点的运行结果如下图：

　　综上，运行以topic模式通讯的节点的过程如下：

1. 在一个终端上运行roscore;
2. 在另一个终端上运行主题发布者节点；
3. 在另一个终端上运行主题订阅者节点。

　　在终端中输入rqt_graph，可看到上述两个节点间的通讯关系：

$ rqt_graph