【ROS学习笔记3】ROS的架构
写在前面，本系列笔记参考的是AutoLabor的教程，具体项目地址在 这里
零、前言
从系统架构方面来看，ROS可以划分为三层
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OS层，是经典意义上的操作系统
ROS只是元操作系统，需要依托真正意义上的操作系统，目前兼容性比较好的是Linux的Ubuntu
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中间层，是ROS封装的关于机器人开发的中间件，比如：
- 基于TCP/UDP继续封装的TCPROS/UDPROS通信系统
- 用于进程间通信Nodelet，为数据的实时性传输提供支持
- 另外，还提供了大量的机器人开发实现库，比如：数据类型定义、坐标变换、运动控制…
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应用层
功能包，及功能包内的节点。
从自身结构上来看，ROS可以划分为三层
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系统文件
ROS文件系统级指的是在硬盘上查看的ROS源代码的组织形式
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计算图
ROS分布式系统中不同进程需要进行数据交互，计算图可以以点对点的网络形式表现数据交互过程，计算图中的重要概念：节点（Node）、消息（Message）、通信机制——主题（topic）、通信机制——服务（Service）
一、ROS系统文件
ROS文件系统级指的就是在硬盘上ROS源代码的组织形式，其结构大致可以如图所示
WorkSpace --- 自定义的工作空间
|--- build:编译空间，用于存放CMake和catkin的缓存信息、配置信息和其他中间文件。
|--- devel:开发空间，用于存放编译后生成的目标文件，包括头文件、动态&静态链接库、可执行文件等。
|--- src: 源码
|-- package：功能包(ROS基本单元)包含多个节点、库与配置文件，包名所有字母小写，只能由字母、数字与下划线组成
|-- CMakeLists.txt 配置编译规则，比如源文件、依赖项、目标文件
|-- package.xml 包信息，比如:包名、版本、作者、依赖项...(以前版本是 manifest.xml)
|-- scripts 存储python文件
|-- src 存储C++源文件
|-- include 头文件
|-- msg 消息通信格式文件
|-- srv 服务通信格式文件
|-- action 动作格式文件
|-- launch 可一次性运行多个节点
|-- config 配置信息
|-- CMakeLists.txt: 编译的基本配置
1、package.xml
该文件定义有关软件包的属性，例如软件包名称、版本号、作者、维护者以及对其他catkin软件包的依赖性。
2、CMakeLists.txt
文件CMakeLists.txt是CMake构建系统的输入，用于构建软件包。任何兼容CMake的软件包都包含一个或多个CMakeLists.txt文件，这些文件描述了如何构建代码及将代码安装到何处。
二、ROS文件系统相关命令
ROS的文件系统本质上都还是操作系统文件，我们可以使用Linux命令来操作这些文件，不过，在ROS中为了更方便，ROS专门提供了一些类似于Linux的命令，这些命令较之原生的Linux命令，更为简洁、高效。文件操作，无外乎就是增删查改与执行等操作，接下来我们将从这5个维度来介绍ROS文件系统的一些常用命令。
1、增
catkin_create_pkg 自定义包名 依赖包 #创建新的ROS功能包
sudo apt install xxx #安装ROS功能包
2、删
sudo apt purge xxx #删除某个功能包
3、查
rospack list #列出所有的功能包
rospack find 包名 #查找某个功能包是否存在，如果存在返回安装路径
roscd 包名 #进入某个功能包
rosls 包名 #列出某个包下的文件
apt search xxx #搜索某个功能包
4、改
rosed 包名 文件名 #修改功能包文件
5、执行
roscore #roscore是ROS系统先决条件节点和程序的集合，必须运行roscore才能使ROS节点进行通信
roscore -p xxxx #可以指定端口号
roscore将启动
- ros master
- ros参数服务器
- rosout日志节点
rosrun 包名 可执行文件名 #运行指定的ROS节点
roslaunch 包名 launch文件名 #执行某个包下的launch文件
三、ROS计算图
ROS中提供了一个实用的工具：rqt_graph
rqt_graph能够创建一个显示当前系统运行情况的计算图。ROS分布式系统中不同进程需要进行数据交互，计算图能够以点对点的网络形式表现数据交互的过程。
1、计算图的安装
如果前期把所有的功能包（package）都已安装完成，则直接在终端窗口输入
rosrun rqt_graph rqt_graph
即可，如果未安装则在终端中输入
$ sudo apt install ros-<distro>-rqt
$ sudo apt install ros-<distro>-rqt-common-plugins
请使用你的ROS版本名称（比如:kinetic、melodic、Noetic等）来替换掉。
例如当前版本是 Noetic,就在终端窗口中输入
$ sudo apt install ros-noetic-rqt
$ sudo apt install ros-noetic-rqt-common-plugins
2、计算图的使用
在顺利运行ros程序的情况下直接使用
rosrun rqt_graph rqt_graph
即可显示计算图。
以控制小乌龟移动为例
四、Reference
http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/chapter1/15-ben-zhang-xiao-jie.html