ROS2学习之旅（13）——创建ROS2 功能包

一个功能包可以被认为是ROS2代码的容器。如果希望能够管理代码或与他人共享代码，那么需要将其组织在一个包中。通过包，可以发布ROS2工作，并允许其他人轻松地构建和使用它。

在ROS2中，创建功能包使用ament作为其构建系统，colcon作为其编译工具。可以使用CMake或Python来创建包，都是官方支持的，不过也存在其他构建类型，本文仅针对CMake，即采用C++编写程序进行讨论。

1.什么组成了ROS2功能包

ROS2 CMake包的最低要求内容为：

• package.xml包含关于包的元信息的文件

• CMakeLists.txt 描述如何在包中编译代码

最简单的包可能有如下的文件结构:

my_package/
     CMakeLists.txt
     package.xml

2.工作空间中的包

一个工作空间可以包含任意多个包，每个包都在自己的文件夹中。同样也可以在一个工作空间中拥有不同构建类型的包(CMake, Python等)。不能有嵌套包，即包里有包。

最好的工程经验是在工作空间中有一个src文件夹，并在其中创建包。这保持了顶层工作空间的“干净”。

一个简单的工作空间可能是这样的：

workspace_folder/
    src/
      package_1/
          CMakeLists.txt
          package.xml

      package_2/
          setup.py
          package.xml
          resource/package_2
      ...
      package_n/
          CMakeLists.txt
          package.xml

3.创建一个功能包

首先，确定ROS2环境已经配置好，如果未配置，可以参考：ROS2环境配置

然后，建立dev_ws工作空间，可以参考：ROS2工作空间建立

确保终端位于src目录下：

cd ~/dev_ws/src

ROS2中创建一个新的功能包的语法为：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake <package_name>

在本文中，将使用可选参数——node-name，它将在包中创建一个简单的Hello World类型的可执行文件。在终端中输入如下命令:

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node my_package

现在在工作空间的src目录中有一个名为my_package的新文件夹。

运行该命令后，终端将返回消息：

going to create a new package
package name: my_package
destination directory: /home/**/dev_ws/src
package format: 3
version: 0.0.0
description: TODO: Package description
maintainer: ['** <**@todo.todo>']
licenses: ['TODO: License declaration']
build type: ament_cmake
dependencies: []
node_name: my_node
creating folder ./my_package
creating ./my_package/package.xml
creating source and include folder
creating folder ./my_package/src
creating folder ./my_package/include/my_package
creating ./my_package/CMakeLists.txt
creating ./my_package/src/my_node.cpp

可以看到新包自动生成的文件。

4.编译功能包

将包放到工作空间中特别有价值，因为可以通过在工作空间的根目录中运行colcon build来一次编译多个包。否则，将不得不单独编译每个包。

返回工作空间的根目录：

cd ~/dev_ws

现在编译功能包：

colcon build

当工作空间中有许多包时，colcon build可能需要很长时间，这是可以只编译某个包。

当只编译my_package时，可以执行：

colcon build --packages-select my_package

5.soure setup文件

要使用新的包和可执行文件，首先打开一个新的终端并source ROS2的安装空间。

然后，在dev_ws目录中，运行以下命令来source工作空间:

. install/setup.bash

现在工作空间已经添加到环境中，可以使用新包中的可执行文件。

6.使用功能包

为了运行刚刚创建的my_node节点，在终端执行：

ros2 run my_package my_node

此时终端输出：

hello world my_package package

7.查看包的内容

在dev_ws/src/my_package中，会看到ros2 pkg create自动生成的文件和文件夹：

其中，my_node.cpp在src目录中。所有自定义的C++节点都存放在src中。

8.定制package.xml

在创建包之后的返回消息中，包括description、license和TODO说明。这是因为描述和许可声明并不是自动设置的，但是想要发布包，它们是必需的，可能还需要填写maintainer字段。

在dev_ws/src/my_package目录下，打开package.xml文件：

 1<?xml version="1.0"?>
 2<?xml-model
 3   href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd"
 4   schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
 5<package format="3">
 6 <name>my_package</name>
 7 <version>0.0.0</version>
 8 <description>TODO: Package description</description>
 9 <maintainer email="user@todo.todo">user</maintainer>
10 <license>TODO: License declaration</license>
11
12 <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>
13
14 <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
15 <test_depend>ament_lint_common</test_depend>
16
17 <export>
18   <build_type>ament_cmake</build_type>
19 </export>
20</package>

在第9行输入姓名和电子邮件，然后，编辑第8行上的描述，以总结包的功能：

<description>Beginner client libraries tutorials practice package</description>

然后，在第10行更新license。

因为这个包仅用于练习，所以使用任何许可证都是安全的。这里使用Apache License 2.0：

<license>Apache License 2.0</license>

不要忘记保存。

在license标记下面，看到一些以_depend结尾的标记名称。在这里，package.xml将列出对其他包的依赖关系，让colcon进行搜索。my_package很简单，没有任何依赖项。

9.总结

现在已经创建了一个包来组织代码，并使其易于他人使用。

包被自动填充了必要的文件，然后使用colcon来构建它，这样就可以在本地环境中使用它的可执行文件。

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