ROS通信机制一---话题通信

Posted 2022-04-19 loongembedded

文章目录

• 总述
• 1. 话题通信模型
• 2. 话题通信实现示例
• • 2.1 发布方

总述

ROS的核心——分布式通信机制
ROS是一个分布式框架，为用户提供多节点（进程）之间的通信服务，所有软件功能和工具都建立在这种分布式通信机制上，所以ROS的通信机制是最底层也是最核心的技术。

1. 话题通信模型

话题通信实现模型是比较复杂的，该模型如下图所示,该模型中涉及到三个角色:

●ROS Master (管理者)
●Talker (发布者)
●Listener (订阅者)
ROS Master 负责保管 Talker 和 Listener 注册的信息，并匹配话题相同的 Talker 与 Listener，帮助 Talker 与 Listener 建立连接，连接建立后，Talker 可以发布消息，且发布的消息会被 Listener 订阅。

(1) Talker注册
Talker启动，通过1234端口使用RPC向ROS Master注册发布者的信息，包含所发布消息的话题名;ROS Master会将节点的注册信息加入注册列表中。
(2) Listener注册
Listener启动，同样通过RPC向ROS Master注册订阅者的信息，包含需要订阅的话题名。
(3) ROS Master进行信息匹配
Master根据Listener的订阅信息从注册列表中进行查找，如果没有找到匹配的发布者，则等待发布者的加入：如果找到匹配的发布者信息，则通过RPC向Listener发送Talker的RPC地址信息。
(4) Listener发送连接请求
Listener接收到Master发回的Talker地址信息，尝试通过RPC向Talker发送连接请求，传输订阅的话题名、消息类型以及通信协议（TCP/UDP）
(5) Talker确认连接请求
Talker接收到Listener发送的连接请求后，继续通过RPC向Listener确认连接信息，其中包含自身的TCP地址信息。
(6) Listener尝试与Talker建立网络连接
Listener接收到确认信息后，使用TCP尝试与Talker建立网络连接。
(7) Talker向Listener发布数据
成功建立连接后，Talker开始向Listener发送话题消息数据。

ROS Master在节点建立连接的过程中起到了重要作用，但是并不参与节点之间最终的数据传输。

注意1:上述实现流程中，前五步使用的 RPC协议，最后两步使用的是 TCP 协议
注意2: Talker 与 Listener 的启动无先后顺序要求
注意3: Talker 与 Listener 都可以有多个
注意4: Talker 与 Listener 连接建立后，不再需要 ROS Master。也即，即便关闭ROS Master，Talker 与 Listern 照常通信。

2. 话题通信实现示例

示例需求：
编写发布订阅实现，要求发布方以1HZ(每秒1次)的频率发布文本消息，订阅方订阅消息并将消息内容打印输出。

2.1 发布方