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【古月21讲】ROS入门系列（2）——发布者Publisher、订阅者Subscriber的编程实现

秃头小苏
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🍊作者简介：秃头小苏，致力于用最通俗的语言描述问题

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4、发布者Publisher的编程实现

  1. 创建功能包

    cd ~/catkin_ws/src
catkin_create_pkg learning_topic rospy roscpp std_msgs geometry_msgs turtlesim

  2. 创建发布者代码（C++） ——文件名为velocity_publisher.cpp

    /***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Twist.h>

int main(int argc, char **argv)
{
	// ROS节点初始化
	ros::init(argc, argv, "velocity_publisher");  //velocity_publisher为节点

	// 创建节点句柄
	ros::NodeHandle n;   

	// 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
	ros::Publisher turtle_vel_pub = n.advertise<geometry_msgs::Twist>("/turtle1/cmd_vel", 10);

	// 设置循环的频率
	ros::Rate loop_rate(10);

	int count = 0;
	while (ros::ok())
	{
	    // 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
		geometry_msgs::Twist vel_msg;
		vel_msg.linear.x = 0.5;
		vel_msg.angular.z = 0.2;

	    // 发布消息
		turtle_vel_pub.publish(vel_msg);
		ROS_INFO("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
				vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z);

	    // 按照循环频率延时
	    loop_rate.sleep();
	}

	return 0;
}

    总结上面的代码，实现一个发布者的步骤为：

    • 初始化ROS节点

    • 向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型

    • 创建消息数据

    • 按照一定的频率循环发布消息

    这里也给出python的代码实现，实现步骤与C++一致

    #!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将发布turtle1/cmd_vel话题，消息类型geometry_msgs::Twist

import rospy
from geometry_msgs.msg import Twist

def velocity_publisher():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('velocity_publisher', anonymous=True)

	# 创建一个Publisher，发布名为/turtle1/cmd_vel的topic，消息类型为geometry_msgs::Twist，队列长度10
    turtle_vel_pub = rospy.Publisher('/turtle1/cmd_vel', Twist, queue_size=10)

	#设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 

    while not rospy.is_shutdown():
		# 初始化geometry_msgs::Twist类型的消息
        vel_msg = Twist()
        vel_msg.linear.x = 0.5
        vel_msg.angular.z = 0.2

		# 发布消息
        turtle_vel_pub.publish(vel_msg)
    	rospy.loginfo("Publsh turtle velocity command[%0.2f m/s, %0.2f rad/s]", 
				vel_msg.linear.x, vel_msg.angular.z)

		# 按照循环频率延时
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

  3. 配置发布者代码编译规则

    ​ 配置编译规则主要进行两个设置：

    • 第一个是设置需要的编译的代码和生成的可执行文件

      add_executable(velocity_publisher src/velocity_publisher.cpp)

      这句代码的含义是编译src路径下的velocity_publisher.cpp文件，并生成可执行文件velocity_publisher。

    • 第二个是设置链接库

      target_link_libraries(velocity_publisher ${catkin_LIBRARIES})

    将上述两行代码放置到功能包learning_topic下的CMakeLists.txt中，放置具体位置如下图所示：

    picture.image

  4. 编译并运行发布者

    ​

    cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node 
rosrun learning_topic velocity_publisher

    可以从下图看出，小海龟正以0.5m/s，0.2rad/s的速度运动，此时做圆周运动。

    picture.image

5、订阅者Subscriber的编程实现

  1. 创建订阅者代码（c++） ——文件名为pose_subscriber.cpp

    /***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "turtlesim/Pose.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void poseCallback(const turtlesim::Pose::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg->x, msg->y);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "pose_subscriber");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
    ros::Subscriber pose_sub = n.subscribe("/turtle1/pose", 10, poseCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

    总结上面的代码，实现一个订阅者的步骤为：

    • 初始化ROS节点

    • 订阅需要的话题

    • 循环等待话题消息，接收到消息后进入回调函数

    • 在回调函数中完成消息处理

    这里同样给出python的代码实现，实现步骤与C++一致

    #!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将订阅/turtle1/pose话题，消息类型turtlesim::Pose

import rospy
from turtlesim.msg import Pose

def poseCallback(msg):
    rospy.loginfo("Turtle pose: x:%0.6f, y:%0.6f", msg.x, msg.y)

def pose_subscriber():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('pose_subscriber', anonymous=True)

	# 创建一个Subscriber，订阅名为/turtle1/pose的topic，注册回调函数poseCallback
    rospy.Subscriber("/turtle1/pose", Pose, poseCallback)

	# 循环等待回调函数
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    pose_subscriber()

  2. 配置订阅者代码编译规则

    ​ 配置编译规则主要进行两个设置：

    • 第一个是设置需要的编译的代码和生成的可执行文件

      add_executable(pose_subscriber src/pose_subscriber.cpp)

      这句代码的含义是编译src路径下的pose_subscriber.cpp文件，并生成可执行文件pose_subscriber。

    • 第二个是设置链接库

      target_link_libraries(pose_subscriber ${catkin_LIBRARIES})

    是不是发现和配置发布者代码编译规则基本一致，是的，可以说没什么区别，那么这两句代码就可以放在配置发布者代码的下面。如图：

    picture.image

  3. 编译并运行订阅者

    cd ~/catkin_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
roscore
rosrun turtlesim turtlesim_node 
rosrun learning_topic velocity_publisher

    可以看出，控制台可以实时输出小乌龟的位置信息。

    picture.image

6、自定义话题消息

​ 上文介绍了话题的订阅和发布，但这些话题都是系统提供的，我们自然会想到，我们可不可以自己定义话题来使用呢？...好吧...我这么说肯定是有的了，下面就来介绍自定义话题消息的定义和使用 。

  1. 定义话题消息

    • 定义msg文件

      //在learning_topic目录下创建msg文件夹
cd ~/catkin_ws/src/learning_topic
mkdir msg
//创建Penson.msg文件
touch Person.msg

      创建好Person.msg文件后，在文件中写入以下内容：

      string name
uint8 sex
uint8 age

uint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2

    • 在package.xml中添加功能包依赖

      <build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

      picture.image

    • 在CMakeLists.txt中添加编译选项

    find_package( …… message_generation)

    picture.image

    add_message_files(FILES Person.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

    picture.image

    catkin_package(…… message_runtime)

    picture.image

    编译生成语言相关文件

    cd ~/catkin_ws
catkin_make

  2. 实现一个发布者(C++) ——文件名为person_publisher.cpp

    /***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"

int main(int argc, char **argv)
{
    // ROS节点初始化
    ros::init(argc, argv, "person_publisher");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为learning_topic::Person，队列长度10
    ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<learning_topic::Person>("/person_info", 10);

    // 设置循环的频率
    ros::Rate loop_rate(10);

    int count = 0;
    while (ros::ok())
    {
        // 初始化learning_topic::Person类型的消息
    	learning_topic::Person person_msg;
		person_msg.name = "wsj";
		person_msg.age  = 18;
		person_msg.sex  = learning_topic::Person::male;

        // 发布消息
		person_info_pub.publish(person_msg);

       	ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
				  person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);

        // 按照循环频率延时
        loop_rate.sleep();
    }

    return 0;
}

    该部分和之前的步骤基本一致，这里不再进行总结。

    同样，这里给出python的代码供参考：

    #!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

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####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将发布/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person

import rospy
from learning_topic.msg import Person

def velocity_publisher():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_publisher', anonymous=True)

	# 创建一个Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为learning_topic::Person，队列长度10
    person_info_pub = rospy.Publisher('/person_info', Person, queue_size=10)

	#设置循环的频率
    rate = rospy.Rate(10) 

    while not rospy.is_shutdown():
		# 初始化learning_topic::Person类型的消息
    	person_msg = Person()
    	person_msg.name = "wsj";
    	person_msg.age  = 18;
    	person_msg.sex  = Person.male;

		# 发布消息
        person_info_pub.publish(person_msg)
    	rospy.loginfo("Publsh person message[%s, %d, %d]", 
				person_msg.name, person_msg.age, person_msg.sex)

		# 按照循环频率延时
        rate.sleep()

if __name__ == '__main__':
    try:
        velocity_publisher()
    except rospy.ROSInterruptException:
        pass

  3. 实现一个订阅者（C++） ——文件名为person_subscriber.cpp

    /***********************************************************************
Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).
***********************************************************************/

/**
 * 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person
 */
 
#include <ros/ros.h>
#include "learning_topic/Person.h"

// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void personInfoCallback(const learning_topic::Person::ConstPtr& msg)
{
    // 将接收到的消息打印出来
    ROS_INFO("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
			 msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}

int main(int argc, char **argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "person_subscriber");

    // 创建节点句柄
    ros::NodeHandle n;

    // 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
    ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);

    // 循环等待回调函数
    ros::spin();

    return 0;
}

    python代码如下：

    #!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

########################################################################
####          Copyright 2020 GuYueHome (www.guyuehome.com).          ###
########################################################################

# 该例程将订阅/person_info话题，自定义消息类型learning_topic::Person

import rospy
from learning_topic.msg import Person

def personInfoCallback(msg):
    rospy.loginfo("Subcribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d", 
			 msg.name, msg.age, msg.sex)

def person_subscriber():
	# ROS节点初始化
    rospy.init_node('person_subscriber', anonymous=True)

	# 创建一个Subscriber，订阅名为/person_info的topic，注册回调函数personInfoCallback
    rospy.Subscriber("/person_info", Person, personInfoCallback)

	# 循环等待回调函数
    rospy.spin()

if __name__ == '__main__':
    person_subscriber()

  4. 配置编译规则

    • 设置需要编译的代码和可执行文件
    • 设置链接库
    • 添加依赖项
    add_executable(person_publisher src/person_publisher.cpp)
target_link_libraries(person_publisher ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

add_executable(person_subscriber src/person_subscriber.cpp)
target_link_libraries(person_subscriber ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(person_subscriber ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

    放置的具体位置如下：

    picture.image

  5. 编译并运行发布者和订阅者

    cd ~/catkin_ws
catkin_make
roscore
rosrun learning_topic person_subscriber
rosrun learning_topic person_publisher

    运行结果如下：发布消息后成功订阅

    picture.image

    **注：**这里我们可以尝试程序运行过程中把roscore关掉，看看是否能继续发布和订阅消息？

    （答案是能，roscore启动是Rosmaster, Rosmaster这里的作用是帮助建立连接，一旦连接建立好，关掉roscore也无影响）

咻咻咻咻~~duang~~点个赞呗

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