找了很久终于在15年出版的《mastering ros for robotics programming》（目前未翻译）的一书中找到点头绪了，接下来是一些翻译片段备录，后续更新：
I/O板、传感器和执行器连接到ROS
在这一章，我们讲讨论一些硬件组件如传感器和执行器连接到ROS的接口。我们将看到使用I/O板，如Arduino，RaspberryPi和Odroid-C1到ROS的传感器接口，并且还将涉及智能驱动（如DyrimxEL）到ROS的接口。章节分为：
1. 理解Arduino-ROS接口；
2. 设置Arduino-ROS接口包；
3. Arduino-ROS范例——Chatter和Talker；
4. Arduino-ROS范例——点流水灯和按按钮；
5. Arduino-ROS范例——加速度计ADXL 335；
6. Arduino-ROS范例——超声波测距传感器；
7. Arduino-ROS范例——测量路径发布者；
8. 非Arduino板与ROS的接口；
9. 在Odroid-C1和Raspberry Pi2上安装ROS；
10. 在Odroid-C1和Raspberry Pi2上使用ROS；
11. ROS和电机接口；
理解Arduino-ROS接口
让我们先看看Arduino是什么样的。Arduino是市场上最流行的开源I/O板之一。硬件的可编程性和硬件的成本效益使Arduino获得了巨大的成功。大多数的Arduino板由Atmel微控制器供电，线宽可从8位到32位，时钟速度从8兆赫到84兆赫。Arduino可以用于机器人的快速原型制造，我们甚至可以使用它来生产产品。Arduino在机器人中的主要应用是接口传感器和执行器，并与PC通信以接收高级命令并使用UART协议向PC发送传感器值。
市面常用的Arduino（依次为初级、中级和高级板）：
板子 |
Arduino UNO |
Arduino Mega 2560 |
Arduino Due |
处理器 |
ATmega328P |
ATmega2560 |
ATSAM3X8E |
操作/输入电压 |
5V/7-12V |
5V/7-12V |
3.3V/7-12V |
CPU速率 |
16MHz |
16MHz |
84MHz |
模拟输入/输出 |
6/0 |
16/0 |
12/2 |
数字IO口/PWM口 |
14/6 |
54/15 |
54/12 |
EEPROM |
1KB |
4KB |
- |
SRAM |
2KB |
8KB |
96KB |
Flash |
32KB |
256KB |
512KB |
USB |
Regular |
Regular |
2 Micro |
UART |
1 |
4 |
4 |
等级 |
初级 |
中级 |
高级 |
什么是Arduino-ROS接口？
PC机与I/O板之间的通信大多是通过UART协议实现的。当两个设备相互通信时，双方都应该有一些程序可以从这些设备中转换串行命令。我们可以实现我们自己的逻辑来接收和传输数据从板到PC，反之亦然。接口代码可以在每个I/O板上不同，因为没有标准的库来进行这种通信。
Arduino-ROS接口是Arduino板子和主机PC之间的标准通信方式。其它的I/O板则可能需要我们自己去定义节点来进行连接。
在Arduino IDE编译中我们可以使用类似于ROS在PC中的C++ API对其进行编程。接口包的一些详细信息如后文所展示。
理解ROS里的rosserial package
Rosserial package是一套标准的通信协议，用于实现从ROS到字符设备（如串行端口和插口）的通信，反之亦然。Rosserial协议可以将标准的ROS消息和服务数据类型转换为嵌入式设备等效数据类型。它还通过复用来自字符设备的串行数据来实现多topic支持。通过在分组上添加头和尾部字节，将串行数据作为数据组分组发送。分组表示如下：
各个字节的作用如下：
1. Sync Flag（同步标识）：这是数据包的第一个字节，通常为“0xff”；
2. Sync Flag（同步标识）/Protocol version（协议版本）：这个字节在ROS的Groovy版本上通常为“0xff”，在之后的版本为“0xfe”；
3. Message Length（信息长度）：这个两个字节包含数据包的长度；
4. Checksum over message length（消息长度的校验和）：这是查找数据包损坏的长度校验和；
5. Topic ID（主题ID）：这字节是为每个主题分配的ID；为系统相关功能分配0到100范围；
6. Serialized Message data(序列化的消息数据)：这些字节是与每个主题相关联:的数据；
7. Checksum of Topic ID and data(主题ID和数据的校验和): 这是用于查找数据包损坏的主题及其串行数据的校验和。
长度的校验和用下列方程式计算：
ROS客户端库，如ROSCPP、RoSpice和RoSLISP，它使我们能够开发可以从各种设备运行的ROS节点。ROS客户端的一个端口，使我们能够从嵌入式设备（如ARDUINO和基于嵌入式Linux的板）上运行ROS节点，称为rosserial_client库。使用rosserial_client客户端库，可以开发ARDUNO、嵌入式Linux平台和Windows的ROS节点。以下是每个平台的rosserial_client库的列表：
1. rosserial_arduino：rosserial_arduino在Arduino平台上（如Arduino UNO和Leonardo）工作，当然也在Mega series和Due series上为先进机器人工程使用；
2. rosserial_embeddedlinux: 该客户端支持嵌入式Linux平台，如VEXPro、CuBube闹钟、WRT54 GL路由器等；
3. rosserial_windows:这是windows平台的客户端；
在PC端，我们需要一些其他的包来解码串行消息，并从rosserial_client客户端库转换为精确的主题。下面的软件包帮助解码串行数据：
1. rosserial_python: 这是推荐的PC端节点，用于处理来自设备的串行数据。接收节点完全用Python编写；
2. rosserial_server: 这是一个在PC端实现的RoSCORT的C++实现。与rosserial_python相比，内置函数较少，但它可以用于高性能应用；
3. rosserial_java:这是一个基于JAVA的改进rosserial，但是现在不推荐使用，它主要用于与Android设备通信；
我们主要关注从Arduino运行ROS节点。首先，我们将介绍如何设置rosserial包，然后讨论如何在Arduino IDE中安装rosserial_arduino客户端。