【古月21讲】ROS入门系列（2）——发布者Publisher、订阅者Subscriber的编程实现+自定义话题消息编程实现

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：

   

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。

   

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：

   

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。

   

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>
     

     

   • 在CMakeLists.txt中添加编译选项

   find_package( …… message_generation)
   

   

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

   

   catkin_package(…… message_runtime)
   

   

   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 -*-
   
   ########################################################################
   ####          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：

   

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

   

   **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）

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