ROS2学习之旅（17）——ROS2创建接口方式拓展(接口在包内)
ROS2在一个包内自定义消息类型...
基于上篇简单创建自定义消息的文章，本文对创建接口方式进行拓展。
虽然最好的做法是是在专用接口包中声明接口，但有时在一个包中声明、创建和使用接口也很方便。
接口目前只能在CMake包中定义。然而，在CMake包中有Python库和节点是可能的(使用ament_cmake_python)，所以可以在一个包中定义接口和Python节点。为了简单起见，b本文使用CMake包和C++节点。
本问将侧重于msg接口类型，但是这里的步骤适用于所有接口类型。
1.创建功能包
在工作空间src目录下，创建more_interfaces以及msg文件夹：
ros2 pkg create --build-type ament_cmake more_interfaces
mkdir more_interfaces/msg
2.创建一个msg文件
在more_interfaces/msg文件夹下，创建一个新文件： AddressBook.msg。
粘贴以下代码来创建个人信息：
bool FEMALE=true
bool MALE=false
string first_name
string last_name
bool gender
uint8 age
string address
该消息分为5个部分：
- first_name: string 类型
- last_name: string 类型
- gender: bool 类型
- age: uint8类型
- address: string 类型
请注意，可以在消息定义中为字段设置默认值。更多ROS2接口的用法可以参考：[ROS2 interfaces](About ROS 2 interfaces — ROS 2 Documentation: Foxy documentation)。
2.1编译msg文件
打开package.xml文件，添加：
<buildtool_depend>rosidl_default_generators</buildtool_depend>
<exec_depend>rosidl_default_runtime</exec_depend>
<member_of_group>rosidl_interface_packages</member_of_group>
注意：在编译时，需要rosidl_default_generators，而在运行时，只需要rosidl_default_runtime。
打开CMakeLists.txt文件，并添加以下代码：
找到从msg/srv文件中生成消息代码的包:
find_package(rosidl_default_generators REQUIRED)
声明要生成的消息列表:
set(msg_files
"msg/AddressBook.msg"
)
通过手动添加.msg文件，可以确保CMake知道在添加其他.msg文件后，它何时需要重新配置项目。
生成消息：
rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
${msg_files}
)
还要确保导出消息运行时的依赖项:
ament_export_dependencies(rosidl_default_runtime)
2.2设置多个接口
可以使用set整洁的来列出所有的接口：
set(msg_files
"msg/Message1.msg"
"msg/Message2.msg"
# etc
)
set(srv_files
"srv/Service1.srv"
"srv/Service2.srv"
# etc
)
然后像这样一次生成所有消息：
rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
${msg_files}
${srv_files}
)
3.在同一个包里使用接口
在 more_interfaces/src 目录下，创建一个名为 publish_address_book.cpp的文件并粘贴以下代码：
#include <chrono>
#include <memory>
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "more_interfaces/msg/address_book.hpp"
using namespace std::chrono_literals;
class AddressBookPublisher : public rclcpp::Node
{
public:
AddressBookPublisher()
: Node("address_book_publisher")
{
address_book_publisher_ =
this->create_publisher<more_interfaces::msg::AddressBook>("address_book", 10);
auto publish_msg = [this]() -> void {
auto message = more_interfaces::msg::AddressBook();
message.first_name = "John";
message.last_name = "Doe";
message.age = 30;
message.gender = message.MALE;
message.address = "unknown";
std::cout << "Publishing Contact\nFirst:" << message.first_name <<
" Last:" << message.last_name << std::endl;
this->address_book_publisher_->publish(message);
};
timer_ = this->create_wall_timer(1s, publish_msg);
}
private:
rclcpp::Publisher<more_interfaces::msg::AddressBook>::SharedPtr address_book_publisher_;
rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
};
int main(int argc, char * argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv);
rclcpp::spin(std::make_shared<AddressBookPublisher>());
rclcpp::shutdown();
return 0;
}
3.1代码解释
#include "more_interfaces/msg/address_book.hpp"
包含创建的AddressBook.msg。
using namespace std::chrono_literals;
class AddressBookPublisher : public rclcpp::Node
{
public:
AddressBookPublisher()
: Node("address_book_publisher")
{
address_book_publisher_ =
this->create_publisher<more_interfaces::msg::AddressBook>("address_book");
创建一个名为address_book_publisher的发布者。
auto publish_msg = [this]() -> void {
创建回调以定期发布消息。
auto message = more_interfaces::msg::AddressBook();
创建稍后将发布的AddressBook消息实例。
message.first_name = "John";
message.last_name = "Doe";
message.age = 30;
message.gender = message.MALE;
message.address = "unknown";
填充AddressBook字段。
std::cout << "Publishing Contact\nFirst:" << message.first_name <<
" Last:" << message.last_name << std::endl;
this->address_book_publisher_->publish(message);
最后定期发送消息。
timer_ = this->create_wall_timer(1s, publish_msg);
创建一个1秒的计时器，每秒调用publish_msg函数。
3.2编译发布者
需要在CMakeLists.txt中添加：
find_package(rclcpp REQUIRED)
add_executable(publish_address_book
src/publish_address_book.cpp
)
ament_target_dependencies(publish_address_book
"rclcpp"
)
install(TARGETS publish_address_book
DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})
3.3对接接口
为了使用在同一个包中生成的消息，需要使用以下CMake代码：
rosidl_target_interfaces(publish_address_book
${PROJECT_NAME} "rosidl_typesupport_cpp")
这将找到AddressBook.msg中生成的相关c++代码，并且允许链接到它。
当使用的接口来自单独构建的包时，此步骤是不必要的。这个CMake代码只有当你想要在同一个包中使用接口时才需要。
4.运行
返回工作空间根目录，编译功能包：
cd ~/dev_ws
colcon build --packages-up-to more_interfaces
然后运行：
. install/local_setup.bash
ros2 run more_interfaces publish_address_book
此时会看到发布者转发自定义的msg，包括在publish_address_book.cpp中设置的值。
要确认消息发布在address_book话题上，打开另一个终端(不要忘记source)，并调用topic echo:
. install/setup.bash
ros2 topic echo /address_book
5.使用现有的接口定义
可以在新接口定义中使用现有接口定义。例如，假设有一个名为Contact.msg的消息，它属于一个现有的名为rosidl_tutorials_msgs的ROS 2包，假设它的定义与定制的AddressBook.msg相同。
在这种情况下，可以定义AddressBook.msg(一个在节点包中的接口)类型为Contact(一个单独包中的接口)。甚至可以定义AddressBook.msg作为Contact类型的数组，如下所示:
rosidl_tutorials_msgs/Contact[] address_book
要生成此消息，需要声明对Contact.msg包的依赖关系，rosidl_tutorials_msgs，在package.xml添加:
<build_depend>rosidl_tutorials_msgs</build_depend>
<exec_depend>rosidl_tutorials_msgs</exec_depend>
在CMakeLists.txt中添加：
find_package(rosidl_tutorials_msgs REQUIRED)
rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
${msg_files}
DEPENDENCIES rosidl_tutorials_msgs
)
还需要包含Contact.msg的头文件：
#include "rosidl_tutorials_msgs/msg/contact.hpp"
可以把这个调用改成这样:
auto publish_msg = [this]() -> void {
auto msg = std::make_shared<more_interfaces::msg::AddressBook>();
{
rosidl_tutorials_msgs::msg::Contact contact;
contact.first_name = "John";
contact.last_name = "Doe";
contact.age = 30;
contact.gender = contact.MALE;
contact.address = "unknown";
msg->address_book.push_back(contact);
}
{
rosidl_tutorials_msgs::msg::Contact contact;
contact.first_name = "Jane";
contact.last_name = "Doe";
contact.age = 20;
contact.gender = contact.FEMALE;
contact.address = "unknown";
msg->address_book.push_back(contact);
}
std::cout << "Publishing address book:" << std::endl;
for (auto contact : msg->address_book) {
std::cout << "First:" << contact.first_name << " Last:" << contact.last_name <<
std::endl;
}
address_book_publisher_->publish(*msg);
};
编译和运行代码，将显示按照预期定义的msg，以及上面定义的msg数组。
6.总结
在本文中，尝试了定义接口的不同字段类型，然后在使用它的同一个包中构建了一个接口。还描述了如何使用另一个接口作为字段类型，以及利用该特性所需的package.xml、CMakeLists.txt和#include语句。
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