[ROS2] --- topic

1 topic通信机制

1.1 发布/订阅模型

Topic通信模型是一种发布订阅模型，ROS2使用了基于DDS的发布/订阅模型，数据传输过程如下图：
在这里插入图片描述
话题数据传输的特性是从一个节点到另外一个节点，发送数据的对象称之为发布者，接收数据的对象称之为订阅者，每一个话题都需要有一个名字，传输的数据也需要有固定的数据类型。

1.2 topic通信规则

需要满足以下规则：

话题名字是关键,发布订阅接口类型要相同，发布的是字符串，接受也要用字符串来接收;
同一个节点可以订阅多个话题，同时也可以发布多个话题，就像一本书的作者也可以是另外一本书的读者;
同一个小说不能有多个作者（版权问题），但跟小说不一样，同一个话题可以有多个发布者。

1.3 异步通信

话题通信还有一个特性，那就是异步。所谓异步，只要是指发布者发出数据后，并不知道订阅者什么时候可以收到，类似古月居公众号发布一篇文章，你什么时候阅读的，古月居根本不知道，报社发出一份报纸，你什么时候收到，报社也是不知道的。这就叫做异步。

异步的特性也让话题更适合用于一些周期发布的数据，比如传感器的数据，运动控制的指令等等，如果某些逻辑性较强的指令，比如修改某一个参数，用话题传输就不太合适了。

2 topic代码实现

2.1 新建工作空间

在编码之前，要创建工作空间

mkdir -p dev_ws/src
cd dev_ws/src
ros2 pkg create learning02_topic --build-type ament_cmake

创建完工作空间之后的目录结构如下：
在这里插入图片描述

2.2 publisher编码

publisher.cpp

#include <chrono>
#include <memory>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

/* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a
* member function as a callback from the timer. */

class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalPublisher()
    : Node("minimal_publisher"), count_(0)
    {
      publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
      timer_ = this->create_wall_timer(
      500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
    }

  private:
    void timer_callback()
    {
      auto message = std_msgs::msg::String();
      message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
      publisher_->publish(message);
    }
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    size_t count_;
  };

  int main(int argc, char * argv[])
  {
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
  }

2.3 subscriber编码

#include <memory>

#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "std_msgs/msg/string.hpp"
using std::placeholders::_1;

class MinimalSubscriber : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalSubscriber()
    : Node("minimal_subscriber")
    {
      subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
      "topic", 10, std::bind(&MinimalSubscriber::topic_callback, this, _1));
    }

  private:
    void topic_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg) const
    {
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "I heard: '%s'", msg->data.c_str());
    }
    rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::String>::SharedPtr subscription_;
};

int main(int argc, char * argv[])
{
  rclcpp::init(argc, argv);
  rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalSubscriber>());
  rclcpp::shutdown();
  return 0;
}

2.4 CMakeLists.txt编码

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(learning02_topic)

# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(talker src/publisher.cpp)
ament_target_dependencies(talker rclcpp std_msgs)

add_executable(listener src/subscriber.cpp)
ament_target_dependencies(listener rclcpp std_msgs)

install(TARGETS
  talker
  listener
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

ament_package()

2.5 package.xml编码

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
  <name>learning02_topic</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="[email protected]">isd</maintainer>
  <license>TODO: License declaration</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

  <depend>rclcpp</depend>

  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>


  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
    <exec_depend>rclcpp</exec_depend>
    <exec_depend>std_msgs</exec_depend>

  </export>
</package>

3 编译运行

# 编译
colcon build

# source环境变量
source install/setup.sh

# 运行publisher
ros2 run learning02_topic listener

# 运行subsriber
ros2 run learning02_topic talker

4 topic和node常用指令

node指令

# 启动节点
ros2 run <package_name> <node_name>

# 显示当前活动节点
ros2 node list

topic指令

# 显示当前活动topic
ros2 topic list

# 打印topic内容
ros2 topic echo <topic_name>

# 显示topic频率
ros2 topic hz <topic_name>

# 显示topic信息
rot2 topic info <topic_name>