ROS2学习笔记16--详述ros2接口

Posted 2021-08-08 鸿_H

概要：这篇主要进一步介绍ros2接口．

环境：ubuntu20.04,ros2-foxy,vscode

最后如果没有陈述实操过程中碰到问题的话，则表示该章节都可被本人正常复现．

2.2.8拓展ros2接口（原文：https://docs.ros.org/en/foxy/Tutorials/Single-Package-Define-And-Use-Interface.html）

>>教程>>拓展ros2接口

你正阅读的是ros2较老版本(Foxy)，但仍然支持的说明文档．想查看最新版本的信息，请看galactic版本链接（ https://docs.ros.org/en/galactic/Tutorials.html）

详述ros2接口

目标：学习更多的方法来使用自定义ros2接口

课程等级：初级

时长：15min

目录

1.背景
2.预备知识
3.步骤
3.1创建一个包
3.2创建一个msg文件
3.3使用同一个包的同一个接口
3.4测试
3.5（额外的）使用现有的接口定义
4.总结
5.下一步
6.相关内容

1.背景

前面课程中，你学了怎样创建定制化msg和srv接口．

虽然在专用接口包里面声明接口是最佳的，但有时声明，创建和使用接口都在同一包里面（进行）是（更）方便的．

之前说过，接口当前只能定义在CMake包里面．然而，(使用ament_cmake_python的话)pyhon库和节点是有可能在CMake包里面的，所以在一个包里面一起定义python节点和接口是可行的．简单起见，这里使用的是cmake包和c++节点．

课程这里专注于msg类型接口，但是这些步骤适用于所有类型接口的．

2.预备知识

假设在开始本课程前，你温习了前面创建自定义msg和srv文件课程的基础部分．

你应该安装了ros2，有了工作空间，并且懂得包的创建．

老规矩，新开终端别忘了source一下ros2环境变量．

3.步骤

3.1创建一个包

在你的工作空间src目录线，创建一个名为more_interfaces包，也里面创建一个文件夹放msg文件：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake more_interfaces
mkdir more_interfaces/msg

3.2创建一个msg文件

在 more_interfaces/msg基础上，创建新文件AddressBook.msg．

复制下面代码去创建一个消息（类型），其表示的是一个人的信息：

bool FEMALE=true
bool MALE=false

string first_name
string last_name
bool gender
uint8 age
string address

信息由5个部分组成：

姓：字符串类型
名：字符串类型
性别：布尔类型，不是男就是女
年龄：unit8类型
地址：字符串类型

注意，有些地方是可以设置默认参数的．看这里（https://docs.ros.org/en/foxy/Concepts/About-ROS-Interfaces.html#interfaceconcept），你可以找到很多方式来自定义接口．

接着，我们需要确认msg文件是可以用到c++,python或者其他语言的源码的．

3.2.1创建一个msg文件

打开文件package.xml，添加一下几行：

<buildtool_depend>rosidl_default_generators</buildtool_depend>

<exec_depend>rosidl_default_runtime</exec_depend>

<member_of_group>rosidl_interface_packages</member_of_group>

注意，编译时候，我们需要rosidl_default_generators；运行时候，我们只需要rosidl_default_runtime．

打开CMakeLists.txt，添加下面几行：

找到那个包，可以将msg/srv文件生成消息类型：

find_package(rosidl_default_generators REQUIRED)

声明你想要生成消息类型列表：

set(msg_files
  "msg/AddressBook.msg"
)

手动添加.msg文件，我们确保cmake可以找得到，当你添加了其他.msg文件之后，cmake一定会重置系统配置．

生成消息：

rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
  ${msg_files}
)

也要保证你导出信息运行时的依赖：

ament_export_dependencies(rosidl_default_runtime)

现在，你可以用自定义msg文件来生成一个源文件．当完成上面四步，我们直接跳过编译步骤．

3.2.2（特别）设置多个接口

注意：

你可以使用set来简洁列出接口：

set(msg_files
  "msg/Message1.msg"
  "msg/Message2.msg"
  # etc
  )

set(srv_files
  "srv/Service1.srv"
  "srv/Service2.srv"
   # etc
  )

一次性生成所有列举的，像这样子：

rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
  ${msg_files}
  ${srv_files}
)

3.3使用同一个包的同一个接口

现在，我们开始使用该消息类型编写代码：

在more_interfaces/src目录创建文件publish_address_book.cpp，并且复制下面代码到里面：

#include <chrono>
#include <memory>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "more_interfaces/msg/address_book.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

class AddressBookPublisher : public rclcpp::Node
{
public:
  AddressBookPublisher()
  : Node("address_book_publisher")
  {
    address_book_publisher_ =
      this->create_publisher<more_interfaces::msg::AddressBook>("address_book", 10);

    auto publish_msg = [this]() -> void {
        auto message = more_interfaces::msg::AddressBook();

        message.first_name = "John";
        message.last_name = "Doe";
        message.age = 30;
        message.gender = message.MALE;
        message.address = "unknown";

        std::cout << "Publishing Contact\\nFirst:" << message.first_name <<
          "  Last:" << message.last_name << std::endl;

        this->address_book_publisher_->publish(message);
      };
    timer_ = this->create_wall_timer(1s, publish_msg);
  }

private:
  rclcpp::Publisher<more_interfaces::msg::AddressBook>::SharedPtr address_book_publisher_;
  rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
};


int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<AddressBookPublisher>());
  rclcpp::shutdown();

  return 0;
}

3.3.1代码解析

#include "more_interfaces/msg/address_book.hpp"

包含新创建的AddressBook.msg头文件

using namespace std::chrono_literals;

class AddressBookPublisher : public rclcpp::Node
{
public:
  AddressBookPublisher()
  : Node("address_book_publisher")
  {
    address_book_publisher_ =
      this->create_publisher<more_interfaces::msg::AddressBook>("address_book");

创建一个节点和AddressBook发布器：

auto publish_msg = [this]() -> void {

创建一个回调来周期性发布消息：

auto message = more_interfaces::msg::AddressBook();

创建我们后面发布的AddressBook消息：

message.first_name = "John";
message.last_name = "Doe";
message.age = 30;
message.gender = message.MALE;
message.address = "unknown";

输出AddressBook每项内容：

std::cout << "Publishing Contact\\nFirst:" << message.first_name <<
  "  Last:" << message.last_name << std::endl;

this->address_book_publisher_->publish(message);

最后定期发布消息：

timer_ = this->create_wall_timer(1s, publish_msg);

创建１秒的定时器来实现每秒调用一次publish_msg函数．

3.3.2编译发布者

在CMakeLists.txt文件中，我们需要为这个节点创建新target:

find_package(rclcpp REQUIRED)

add_executable(publish_address_book
  src/publish_address_book.cpp
)

ament_target_dependencies(publish_address_book
  "rclcpp"
)

install(TARGETS publish_address_book
 DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

3.3.3连接指定的接口

为了在同一个包里面使用生成的消息类型，我们需要使用一下CMake代码：

rosidl_target_interfaces(publish_address_book
  ${PROJECT_NAME} "rosidl_typesupport_cpp")

这会找到用到AddressBook.msg编写的相关c++代码，让你target针对性连接它．

你可能会发现，当使用的接口是来自别的包里面的，这一步是没有必要的．当我们使用的接口来同一个包（操作包和接口包属于同一个时），这个CMake代码才是必要的．

3.4测试

返回工作空间的根目录，编译这个包：

linux:

cd ~/dev_ws
colcon build --packages-up-to more_interfaces

然后source一下工作空间（环境变量），运行发布器：

linux:

. install/local_setup.bash
ros2 run more_interfaces publish_address_book

我们这次不创建侦听器，但是你可以尝试写一个练习一下（参考　编写简单发布器和侦听器（c++）课程）

3.5（特别）使用现有的接口定义

注意：

你可以将一个现有的定义接口用于新接口定义．例如，我们看这里，一个消息类型为Contact.msg，它就是属于ros2包里面的rosidl_tutorials_msgs，假设它的定义等同于前面自定义的AddressBook.msg接口．

在这种情况下，你已经定义了AddressBook.msg（接口和你节点在同一个包里面）作为类型Contact（接口和操作节点的包不相同），像这样子：

rosidl_tutorials_msgs/Contact[] address_book

为了生成这个消息（类型），你应该在Contact.msg包里面的package.xml文件声明依赖，rosidl_tutorials_msgs：

<build_depend>rosidl_tutorials_msgs</build_depend>

<exec_depend>rosidl_tutorials_msgs</exec_depend>

在CMakeLists.txt文件添加：

find_package(rosidl_tutorials_msgs REQUIRED)

rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
  ${msg_files}
  DEPENDENCIES rosidl_tutorials_msgs
)

为了能够把contacts加到你的address_book发布器节点里面，你要添加Contact.msg头文件．

#include "rosidl_tutorials_msgs/msg/contact.hpp"

你在回调部分更改一些内容，像这样子：

auto publish_msg = [this]() -> void {
   auto msg = std::make_shared<more_interfaces::msg::AddressBook>();
   {
     rosidl_tutorials_msgs::msg::Contact contact;
     contact.first_name = "John";
     contact.last_name = "Doe";
     contact.age = 30;
     contact.gender = contact.MALE;
     contact.address = "unknown";
     msg->address_book.push_back(contact);
   }
   {
     rosidl_tutorials_msgs::msg::Contact contact;
     contact.first_name = "Jane";
     contact.last_name = "Doe";
     contact.age = 20;
     contact.gender = contact.FEMALE;
     contact.address = "unknown";
     msg->address_book.push_back(contact);
   }

   std::cout << "Publishing address book:" << std::endl;
   for (auto contact : msg->address_book) {
     std::cout << "First:" << contact.first_name << "  Last:" << contact.last_name <<
       std::endl;
   }

   address_book_publisher_->publish(*msg);
 };

编译和运行更改后（的源码），会表现出所预期的消息类型msg，和上面所定义的消息msg阵列．

4.总结

在本课程，你尝试了不同方式来定义接口，然后（练习了）构建一个接口和其被使用都在同一包进行的方式．

你也应该学习如何使用另外一个接口作为一个类型，package.xml, CMakeLists.txt,和#include声明（如何写）来使用（该接口功能）也是很必要的．

5.下一步

下面，你会创建一个简单的ros2包，会学习launch文件里面定制化参数如何设置．当然，你可以选择c++或者python来写它（包源文件）．

6.相关内容

这里有几个设计文档（https://design.ros2.org/#interfaces）关于ros2接口和idl(接口定义语言)的．

其他

个人认为重点：

同一包，接口定义和调用的实现，包内文件配置方式；

将其他现有的接口作为新接口时，包内文件配置方式

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个人碰到问题：自定义msg是无法生成头文件的，缘由未知；由于前面编译通过不了，后面的使用现有接口定义文件练习这些也是没有实操的．

报错理由是cmake出错了，也就是CMakeLists.txt文件里面下面语句有问题：

rosidl_target_interfaces(publish_address_book
  ${PROJECT_NAME} "rosidl_typesupport_cpp")

编译报错窗口提示：

CMake Error at /opt/ros/foxy/share/rosidl_cmake/cmake/rosidl_target_interfaces.cmake:40 (message):
  rosidl_target_interfaces() the second argument 'more_interfaces' must be a
  valid target name
Call Stack (most recent call first):
  CMakeLists.txt:31 (rosidl_target_interfaces)

目前还没有解决这个问题，有小伙伴知道的话，麻烦留言告知一下哈，多谢了．
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这课程是在等毕业证那十几天搞的，室友问，现在在线翻译这么强大，为啥还在这里瞎折腾呢？我说，我的目地是好好认真看一下，了解一下，自己折腾，目前是我想到最好的办法来获得最佳效果，即使这翻译有点别扭，哈哈哈．

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不积硅步，无以至千里
好记性不如烂笔头
感觉有点收获的话，麻烦大大们点赞收藏哈