2021.3.16| ROS常用API及头文件和源文件

2022-03-07 03:20:15

参考官方

http://wiki.ros.org/APIs

https://docs.ros.org/en/api/roscpp/html/

主要有下面几个API

ROS节点的初始化相关API;
NodeHandle 的基本使用相关API;
话题的发布方，订阅方对象相关API;
服务的服务端，客户端对象相关API;
时间相关API;
日志输出相关API。

1.初始化对象。

ros::init(int &argc,char **argv,const std::string& name,uint32_t options=0);

argc 参数个数

argv 参数列表

name 节点名称，需保证唯一性，不允许包含命名空间

options 节点启动选项，

2.NodeHandle 创建发布对象。

在ROS master注册并返回一个发布者对象，该对象可以发布消息。使用示例如下

ros::NodeHandle handle;

ros::Publisher pub = handle.advertise<std_msgs::Empty>("my_topic",1);

其中，Publisher advertise(const std::string& topic, uint32_t queue_size, bool latch = false)

topic 发布信息使用的话题

queue_size 等待发送给订阅者的最大消息数量

latch(optional) 如果为true，该话题发布的最后一条消息将被保存，并且后期当有订阅者连接时会将该消息发送给订阅者

return 调用成功时，会返回一个发布对象

3.订阅对象

/**
   * \brief 生成某个话题的订阅对象
   *
   * 该函数将根据给定的话题在ROS master 注册，并自动连接相同主题的发布方，每接收到一条消息，都会调用回调
   * 函数，并且传入该消息的共享指针，该消息不能被修改，因为可能其他订阅对象也会使用该消息。
   * 
   * 使用示例如下:

void callback(const std_msgs::Empty::ConstPtr& message)
{
}

ros::Subscriber sub = handle.subscribe("my_topic", 1, callback);

   *
* \param M [template] M 是指消息类型
* \param topic 订阅的话题
* \param queue_size 消息队列长度，超出长度时，头部的消息将被弃用
* \param fp 当订阅到一条消息时，需要执行的回调函数
* \return 调用成功时，返回一个订阅者对象，失败时，返回空对象
* 

void callback(const std_msgs::Empty::ConstPtr& message){...}
ros::NodeHandle nodeHandle;
ros::Subscriber sub = nodeHandle.subscribe("my_topic", 1, callback);
if (sub) // Enter if subscriber is valid
{
...
}

*/
template<class M>
Subscriber subscribe(const std::string& topic, uint32_t queue_size, void(*fp)(const boost::shared_ptr<M const>&), const TransportHints& transport_hints = TransportHints())

4.服务端对象

/**
* \brief 生成服务端对象
*
* 该函数可以连接到 ROS master，并提供一个具有给定名称的服务对象。
*
* 使用示例如下:
\verbatim
bool callback(std_srvs::Empty& request, std_srvs::Empty& response)
{
return true;
}

ros::ServiceServer service = handle.advertiseService("my_service", callback);
\endverbatim
*
* \param service 服务的主题名称
* \param srv_func 接收到请求时，需要处理请求的回调函数
* \return 请求成功时返回服务对象，否则返回空对象:
\verbatim
bool Foo::callback(std_srvs::Empty& request, std_srvs::Empty& response)
{
return true;
}
ros::NodeHandle nodeHandle;
Foo foo_object;
ros::ServiceServer service = nodeHandle.advertiseService("my_service", callback);
if (service) // Enter if advertised service is valid
{
...
}
\endverbatim

*/
template<class MReq, class MRes>
ServiceServer advertiseService(const std::string& service, bool(*srv_func)(MReq&, MRes&))

5.客户端对象

对象获取：

/** 
  * @brief 创建一个服务客户端对象
  *
  * 当清除最后一个连接的引用句柄时，连接将被关闭。
  *
  * @param service_name 服务主题名称
  */
 template<class Service>
 ServiceClient serviceClient(const std::string& service_name, bool persistent = false, 
                             const M_string& header_values = M_string())

请求发送函数：

/**
   * @brief 发送请求
   * 返回值为 bool 类型，true，请求处理成功，false，处理失败。
   */
  template<class Service>
  bool call(Service& service)

等待服务函数1：

/**
 * ros::service::waitForService("addInts");
 * \brief 等待服务可用，否则一致处于阻塞状态
 * \param service_name 被"等待"的服务的话题名称
 * \param timeout 等待最大时常，默认为 -1，可以永久等待直至节点关闭
 * \return 成功返回 true，否则返回 false。
 */
ROSCPP_DECL bool waitForService(const std::string& service_name, ros::Duration timeout = ros::Duration(-1));

等待服务函数2：

/**
* client.waitForExistence();
* \brief 等待服务可用，否则一致处于阻塞状态
* \param timeout 等待最大时常，默认为 -1，可以永久等待直至节点关闭
* \return 成功返回 true，否则返回 false。
*/
bool waitForExistence(ros::Duration timeout = ros::Duration(-1));

回旋函数

/**
 * \brief 处理一轮回调
 *
 * 一般应用场景:
 *     在循环体内，处理所有可用的回调函数
 * 
 */
ROSCPP_DECL void spinOnce();



/** 
 * \brief 进入循环处理回调 
 */
ROSCPP_DECL void spin();

相同点：二者都用于处理回调函数；

不同点：ros::spin() 是进入了循环执行回调函数，而 ros::spinOnce() 只会执行一次回调函数(没有循环)，在 ros::spin() 后的语句不会执行到，而 ros::spinOnce() 后的语句可以执行。

时间

ROS中时间相关的API是极其常用，比如:获取当前时刻、持续时间的设置、执行频率、休眠、定时器...都与时间相关。

1.时刻

获取时刻，或者设置指定时刻。

ros::init(argc,argv,"hello_time");
ros::NodeHandle nh;//必须创建句柄，否则时间没有初始化，导致后续API调用失败
ros::Time right_now = ros::Time::now();//将当前时刻封装成对象
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",right_now.toSec());//获取距离 1970年01月01日 00:00:00 的秒数
ROS_INFO("当前时刻:%d",right_now.sec);//获取距离 1970年01月01日 00:00:00 的秒数

ros::Time someTime(100,100000000);// 参数1:秒数  参数2:纳秒
ROS_INFO("时刻:%.2f",someTime.toSec()); //100.10
ros::Time someTime2(100.3);//直接传入 double 类型的秒数
ROS_INFO("时刻:%.2f",someTime2.toSec()); //100.30

补充：可以引用time.h，将时间戳（即上述的right_now.toSec()和right_now.sec）转换成年-月-日时-分-秒的格式。

2.持续时间

ROS_INFO("当前时刻:%.2f",ros::Time::now().toSec());
ros::Duration du(10);//持续10秒钟,参数是double类型的，以秒为单位
du.sleep();//按照指定的持续时间休眠
ROS_INFO("持续时间:%.2f",du.toSec());//将持续时间换算成秒
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",ros::Time::now().toSec());

3.持续时间与时刻运算

ROS_INFO("时间运算");
ros::Time now = ros::Time::now();
ros::Duration du1(10);
ros::Duration du2(20);
ROS_INFO("当前时刻:%.2f",now.toSec());
//1.time 与 duration 运算
ros::Time after_now = now + du1;
ros::Time before_now = now - du1;
ROS_INFO("当前时刻之后:%.2f",after_now.toSec());
ROS_INFO("当前时刻之前:%.2f",before_now.toSec());

//2.duration 之间相互运算
ros::Duration du3 = du1 + du2;
ros::Duration du4 = du1 - du2;
ROS_INFO("du3 = %.2f",du3.toSec());
ROS_INFO("du4 = %.2f",du4.toSec());
//PS: time 与 time 不可以运算
// ros::Time nn = now + before_now;//异常

4.定时器

ros::NodeHandle nh;//必须创建句柄，否则时间没有初始化，导致后续API调用失败

 // ROS 定时器
 /**
* \brief 创建一个定时器，按照指定频率调用回调函数。
*
* \param period 时间间隔
* \param callback 回调函数
* \param oneshot 如果设置为 true,只执行一次回调函数，设置为 false,就循环执行。
* \param autostart 如果为true，返回已经启动的定时器,设置为 false，需要手动启动。
*/
//定时器的回调函数
void doSomeThing(const ros::TimerEvent &event){

    ROS_INFO("-------------");
    ROS_INFO("event:%s",std::to_string(event.current_real.toSec()).c_str());
}

 //Timer createTimer(Duration period, const TimerCallback& callback, bool oneshot = false,
 //                bool autostart = true) const;

 // ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing);
 ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing,true);//只执行一次

 // ros::Timer timer = nh.createTimer(ros::Duration(0.5),doSomeThing,false,false);//需要手动启动
 // timer.start();
 ros::spin(); //必须 spin

5.其他

bool ros::ok() 检查节点是否已经退出

void ros::shutdown(); 关闭节点

ROS_DEBUG("hello,DEBUG"); //不会输出
ROS_INFO("hello,INFO"); //默认白色字体
ROS_WARN("Hello,WARN"); //默认黄色字体
ROS_ERROR("hello,ERROR");//默认红色字体
ROS_FATAL("hello,FATAL");//默认红色字体

一、ROS中的自定义头文件调用

1.创建头文件

在功能包下的 include/功能包名目录下新建头文件: hello.h，示例内容如下:

#ifndef _HELLO_H
#define _HELLO_H

namespace hello_ns{

class HelloPub {

public:
    void run();
};

}

#endif

注意：在 VScode 中，为了后续包含头文件时不抛出异常，请配置 .vscode 下 c_cpp_properties.json 的 includepath属性

"/home/用户/工作空间/src/功能包/include/**"

2.可执行文件

在 src 目录下新建文件:hello.cpp，示例内容如下:

#include "ros/ros.h"
#include "test_head/hello.h"

namespace hello_ns {

void HelloPub::run(){
    ROS_INFO("自定义头文件的使用....");
}

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    setlocale(LC_ALL,"");
    ros::init(argc,argv,"test_head_node");
    hello_ns::HelloPub helloPub;
    helloPub.run();
    return 0;
}

3.配置文件CMakeLists.txt

include_directories(
include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

add_executable(hello src/hello.cpp)

add_dependencies(hello ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

target_link_libraries(hello
  ${catkin_LIBRARIES}
)

二、ROS中的自定义源文件调用

1.头文件

类似于上面，在功能包下的 include/功能包名目录下新建头文件: haha.h，示例内容如下:

#ifndef _HAHA_H
#define _HAHA_H

namespace hello_ns {

class My {

public:
    void run();

};

}

#endif

在 VScode 中，为了后续包含头文件时不抛出异常，请配置 .vscode 下 c_cpp_properties.json 的 includepath属性

"/home/用户/工作空间/src/功能包/include/**"

2.源文件

在 src 目录下新建文件:haha.cpp，示例内容如下：

#include "test_head_src/haha.h"
#include "ros/ros.h"

namespace hello_ns{

void My::run(){
    ROS_INFO("hello,head and src ...");
}

}

3.可执行文件

在 src 目录下新建文件: use_head.cpp，示例内容如下:

#include "ros/ros.h"
#include "test_head_src/haha.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    ros::init(argc,argv,"hahah");
    hello_ns::My my;
    my.run();
    return 0;
}

4.配置文件CMakeLists.txt

头文件与源文件相关配置:

include_directories(
include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
)

## 声明C++库
add_library(head
  include/test_head_src/haha.h
  src/haha.cpp
)

add_dependencies(head ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

target_link_libraries(head
  ${catkin_LIBRARIES}
)

可执行文件配置

add_executable(use_head src/use_head.cpp)

add_dependencies(use_head ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})

#此处需要添加之前设置的 head 库
target_link_libraries(use_head
  head
  ${catkin_LIBRARIES}
)

2021.3.16| ROS常用API及头文件和源文件

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