ROS2极简总结-文件系统

Posted 2021-09-01 zhangrelay

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参考文献：ROS2 Filesystem

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概述

1. 什么是功能包？
2. 工作空间结构如何？
3. 如何新建工作空间和功能包？

功能包

• ROS2 软件称为功能包。
• ROS2 中最小的构建部件。
• 专用于一种功能，例如 ：
  • 硬件驱动
  • 算法
  • 可视化工具
  • 库 ...
• 包可以分组到综合包（例如 navigation2）
  • 引用一个或多个相关包
  • 只包含执行依赖
  • 有利于发布和版本控制

功能包安装选项

Debian Package 功能包	Source Repositories  源代码
Automatic installation  自动安装	"Latest" code “最新”代码
Stable versions 稳定版本	Manual compilation 手动编译
Prebuilt binaries 预建二进制文件	Allows code adjustments 允许代码调整

功能包安装

Debian：

$ sudo apt install ros-<distro>-package-name

实例：$ sudo apt install ros-foxy-nav2-core

! package_name: nav2_core --> install:ros-foxy-nav2-core

• 自动安装
  • 位置: /opt/ros/<distro>/...
  • 安装所有需要的依赖条件

源代码安装

• 下载源码：

  • 在自定义工作空间 (如 ~/devel_ws/src):
    $ git clone github_link

  • 实例： $ git clone https://github.com/ros/ros_tutorials.git -b foxy-devel

• 安装此功能包所有的依赖

  $ rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro foxy -y

  • rosdep ：必备，实例如下

  • 管理多个版本控制的功能包： vcstool

    • 版本控制系统 (version control system，VCS) 工具
    • 一个命令行工具，可以更轻松地处理多个存储库。例如：工作空间(如 ~/devel_ws):

$ wget https://raw.githubusercontent.com/ROBOTIS-GIT/turtlebot3/foxy-devel/turtlebot3.repos 

$ vcs import src < turtlebot3.repos

功能包内容-文件夹结构

Python功能包

$ ros2 pkg create --build-type ament_python --dependencies [deps] --node-name my_node my_package

文件：

• setup.cfg：setuptools 可执行文件放在 lib 中
• setup.py：setuptools 的安装脚本

CMake功能包

$ ros2 pkg create --build-type ament_cmake --dependencies [deps] --node-name my_node my_package

package.xml

• 功能包的元信息
• 列出包的依赖项

依赖关系

• 依赖项可以是其他 ROS 包和系统库（例如 Boost）
• 依赖项：
  • <buildtool_depend>：编译工具需要
  • <exec_depend>：执行时需要（例如 Python 脚本）
  • <build_depend>：编译所需（例如 rclcpp、ament_cmake）
  • <test_depend> ：运行单元测试所需
  • <build_export_depend> : 如果导出的头文件依赖于其他头文件
  • <depend> ：多合一（<build_depend>、<build_export_depend> 和 <exec_depend>）

setup.py

实例 (turtlebot_teleop package): 路径: ~/devel_src/src/turtlebot/turtlebot_teleop

    setup(
      ...
      entry_points={
          'console_scripts': [
              'teleop_keyboard = 
              turtlebot3_teleop.script.teleop_keyboard:main'
          ],
      },
    )

安装teleop_keyboard的可执行文件到devel_ws/install/turtlebot3_teleop/lib/ turtlebot3_teleop/。

CMakeLists.txt

定义编译规则。 例如：

• 声明可执行文件的编译
• 如何解析头文件和库引用

主要是 CMake，加上特定于 ament 的内容。

CMakeLists.txt案例：

Colcon-通用型编译工具

• 编译系统：在单个包上运行
• 编译工具：对一组包进行操作

使用案例：

• # 避免每次调整 python 脚本时都需要重新编译
  • $ colcon build --symlink-install
• # 编译指定功能包
  • $ colcon build --packages-up-to <name-of-pkg>

具体参考colcon官方帮助文档。

Lint 工具

Lint 工具：静态检查 Python 或 C++ 源代码的错误和标准合规性。

对于Python功能包

• package.xml
  • <test_depend>ament_copyright</test_depend>
  • <test_depend>ament_flake8</test_depend>
  • <test_depend>ament_pep257</test_depend>

对于CMake功能包

• package.xml
  • <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  • <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

ament_lint_auto: ament_cmake_copyright, ament_cmake_cppcheck,ament_cmake_flake8, ament_cmake_lint_cmake, ament_cmake_pep257, ament_xmllint
ament_lint_common: ament_clang_format, ament_clang_tidy, ament_cmake_clang_format, ament_cmake_clang_tidy

工作空间

• 包含具有特定结构的 ROS 2 包的目录
• 结构

Colcon 在编译 src/ 时候创建 build/ install/ log/

用于开发

• 源代码空间（src/）：
  • 包含功能包的源版本
• 编译空间（build/）：
  • 调用 CMake 并生成工件的位置

准备安装

• 安装空间（install/）：
  • 准备发布的独立包
• 包结构类似于 /opt/ros/<distro>

环境设置文件

• 工作空间初始化时生成的安装文件：setup.bash、setup.zsh ...
• 在使用 ROS 2 之前获取 ROS 2 安装工作空间
  • $ source /opt/ros/<distro>/setup.bash
• 获取自定义的工作空间： $ source <ws-path>/install/setup.bash

---> ROS可以找到并使用ROS环境内的任何资源

编译工作空间示例：

• 进入工作空间目录：$ cd ~/devel_ws
• 初始化 ROS 2 安装工作空间 $ source /opt/ros/foxy/setup.bash
• 安装 rosdep 包的所有依赖项：下载并安装 ROS 包所需的依赖项。
  • 第一次，需要运行：
  • $ sudo rosdep init
  • $ rosdep update
• 安装功能包的所有依赖项
  • 然后可以使用：
  • $ rosdep install --from-paths src --ignore-src --rosdistro foxy -y
• 编译工作空间
  • $ colcon build --symlink-install
• 在工作空间中编译 colcon 后，导入 ROS 环境：
  • $ source <ws-path>/install/setup.bash（包括 /opt/ros/<distro>/setup.bash）

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