【Ubuntu20.04】ROS的安装与配置，话题通信、服务通信的编程实践验证

一、ROS的安装

1. 1设置软件源

设置软件源为国内的服务器，建议我这里使用的是阿里云服务器。
设置过程如下图所示：打开系统设置，拉倒最低端，点击关于菜单，点击软件更新，选择下载服务器，选择aliyun。
确认后，提示“重新载入”。点击“重新载入”按钮，等待更新完成。

1.2安装ROS noetic

1.2.1添加 sources.list

设置系统从 packages.ros.org 接收软件，命令如下：
sudo sh -c ‘echo “deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main” > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list’

按提示输入密码回车即可，注意，密码不会显示，不要按Backspace键，如果输入错误，回车重新输入即可。

1.2.2设置keys

命令如下：sudo apt-key adv --keyserver ‘hkp://keyserver.ubuntu.com:80’ --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

设置成功后，输出显示：

gpg: 合计被处理的数量：1
gpg: 已导入：1

1.2.3更新系统软件源

输入命令：sudo apt update

1.2.4安装noetic

输入命令安装noetic桌面完整版:
sudo apt install ros-noetic-desktop-full
软件包比较大，可能要等一段时间。

耐心等待即可

如果出现软件包无法下载，可返回第1步切换软件源，或者切换网络连接试试。

1.2.5设置环境变量

输入以下命令，设置环境变量。
echo “source /opt/ros/noetic/setup.bash” >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

二、 测试ROS与运行小海龟

运行roscore
输入命令，运行ros，可显示ros的相关信息：
输入roscore

输出信息部分如下：
…logging to /home/ddduan/.ros/log/73c1f360-6103-11ed-8ddf-996439fcd44d/roslaunch-DDDuan-Lenovo-PC-5841.log
Checking log directory for disk usage. This may take a while.
Press Ctrl-C to interrupt
Done checking log file disk usage. Usage is <1GB.

started roslaunch server http://DDDuan-Lenovo-PC:44705/
ros_comm version 1.15.14
这是程序自检，检查日志目录的磁盘使用情况，然后进行总结，比如这里，给出了参数，进程等信息，表示无错。

新打开一个终端窗口，输入命令，运行小海龟示例程序。
rosrun turtlesim turtlesim_node
可以看到小海龟窗口显示出来。

再打开一个终端窗口，输入命令，控制小海龟移动。
rosrun turtlesim turtle_teleop_key

保持这个终端窗口激活，按下键盘的方向键，就可以移动小海龟了。

运行小海龟，保持键盘的焦点在rosrun turtlesim turtle_teleop_key的终端页面内，通 过↑、↓、←、→来控制小乌龟的移动，而且可以看到，在小海龟“撞墙”的时候，我们的rosrun turtlesim turtlesim_node终端页面会有提示数据的输出。

三、ros系统常见用法介绍

启动ros内核

roscore

查看topic列表

rostopic list

显示某个topic

rostopic echo /camera_raw

显示某个topic的header

rostopic echo /camera_raw/header

将compressed格式转为raw格式

rosrun image_transport republish compressed in:=/Mate/camera/ raw out:=/Mate/camera_raw/

限制topic频率

rosrun topic_tools throttle messages /Mate/camera_raw 4.0 /left

录制rosbag包

rosbag record -O bagpath.bag /camera_raw /imu

播放与加速播放rosbag

rosbag play -r 100 bagpath.bag
rosbag play bagpath.bag

启动rviz

rviz

四、ROS通信

ROS的核心——分布式通信机制
ROS是一个分布式框架，为用户提供多节点（进程）之间的通信服务，所有软件功能和工具都建立在这种分布式通信机制上，所以ROS的通信机制是最底层也是最核心的技术。在大多数应用场景下，尽管我们不需要关注底层通信的实现机制，但是了解其相关原理一定会帮助我们在开发过程中更好地使用ROS。ROS最核心的三种通信机制如下。

• Topic机制
• service机制
• 共享参数机制

4.1话题通信

话题通信，一般就是指：一个节点发布消息，另一个节点订阅该消息。适用于不断更新的、少逻辑处理的数据传输场景。

1.话题通信的三个角色

话题通信涉及到三个角色。

Talker（发布者）

负责像订阅者发布数据。

Listener（订阅者）

负责接收发布者的数据。

ROS Master（管理者）

负责保管发布者和订阅者注册的信息，并匹配话题相同的发布者与订阅者，帮助发布者与订阅者建立连接。

2.话题通信建立的流程

下图就是话题通信建立的示意图，摘抄自课程笔记。

step0：
发布者在管理者处注册，其中包含所发布消息的话题名称。管理者会将节点的注册信息加入到注册表中。

step1：
订阅者在管理者处注册，包含需要订阅消息的话题名称。管理者会将节点的注册信息加入到注册表中。

step2：
管理者根据注册表中的发布者、订阅者的话题名称进行匹配，并将发布者的地址信息告诉订阅者。

step3：
订阅者向发布者发送连接请求，传输订阅的话题名称、消息类型以及通信协议(TCP/UDP)。

step4：
发布者响应订阅者的请求，并发送自身的 TCP 地址信息。

step5：
订阅者根据步骤4 返回的消息使用 TCP 与发布者建立网络连接。

step6：
连接建立以后，发布者向订阅者发送信息。

3.注意事项及说明

1.step0与step1没有先后顺序的要求，即发布者和订阅者的启动没有先后的要求

2.只有当发布者和订阅者的话题名称相同时才能进行话题通信

3.发布者和订阅者可以有多个

4.发布者和订阅者关闭以后就不再需要管理者，即使管理者关闭，话题通信仍能进行。

5.在代码编写中，我们关注的一般是话题、消息传输的格式等等，而发布者和订阅者所建立连接的过程是被封装好的。

4.2服务通信

服务通信是基于请求响应模式的，是一种应答机制。也即: 一个节点A向另一个节点B发送请求，B接收处理请求并产生响应结果返回给A。一般用于偶然的、对时时性有要求、有一定逻辑处理需求的数据传输场景。

1.服务通信的三个角色

和话题通信相似，服务通信也有三个角色

• client（客户端）
  负责向服务端发送请求，并接收服务端发送的数据。

• server（服务端）
  负责接收处理请求，并对客户端做出响应。

• ROS Master（管理者）

  负责保管客户端和服务端注册的信息，并匹配话题相同的客户端与服务端，帮助客户端与服务端建立连接。

2.服务通信建立的流程

下图就是服务通信建立的示意图，摘抄自课程笔记。

step0：
服务端启动，在管理者处注册，其中包含提供的服务的名称。管理者会将节点的注册信息加入到注册表中。

step1：
客户端启动，在管理者处注册，其中包含请求的服务的名称。管理者会将节点的注册信息加入到注册表中。

step2：
管理者根据服务端和客户端的服务名称进行匹配，并将服务端的地址信息告知客户端。

step3：
客户端与服务端进行网络连接，并发送有关请求。

step4：
服务端处理请求数据，产生响应并发送给客户端。

3.注意事项

1.客户端请求被处理时，要保证服务端已经启动

2.服务端和客户端都可以存在多个

五、服务通信的编程实现

1. 创建功能包

在ROS工作空间ROS_ws的src文件夹目录下创建一个功能包，命名为communication_pkg，并编译完成。

catkin_create_pkg communication_pkg rospy roscpp std_msgs std_srvs
catkin_mae
sourceROS_ws/devel/setup.bash

2. 节点编程与服务数据定义

2.1 案例说明

定义一个客户端Client，通过自定义的服务请求Request将两个整数发送给服务器Server，同时服务器Server将两个整数相加后，再通过自定义的服务应答Response将两个整数的和反馈到客户端Client。

2.2 服务数据的定义

在功能包目录下创建一个新的文件夹，命名为srv，并在此文件夹中创建一个空文件AddTwoInts.srv。

在AddTwoInts.srv文件中输入以下代码，定义服务消息内容。

int64 a
int64 b
---
int64 sum

说明：

• 使用三个小横杠“—”作为分隔符，“—”上面代表服务请求的消息内容，“—”下面代表服务应答的消息内容。附相关资料：https://wiki.ros.org/srv

2.3 创建.cpp文件

在功能包下面的src文件夹目录下创建一个空文件client.cpp。

2.4 客户端编程

打开上面所创建的文件client.cpp，输入以下代码。

#include <cstdlib>
#include "ros/ros.h"
#include "communication_pkg/AddTwoInts.h"
	
int main(int argc, char **argv)
{
	//初始化ROS节点
	ros::init(argc, argv, "add_two_ints_client");
	
	//从终端获取数据
	if(argc != 3)
	{
		ROS_INFO("usage: add_two_ints_client X Y");
		return 1;
	}
	
	//创建句柄
	ros::NodeHandle n;
	
	//创建一个客户端，定义服务请求数据类型communication_pkg::AddTwoInts
	ros::ServiceClient client = n.serviceClient<communication_pkg::AddTwoInts>("add_two_ints");
	
	//定义服务消息内容
	communication_pkg::AddTwoInts srv;
	srv.request.a = atoll(argv[1]);
	srv.request.b = atoll(argv[2]);
	
	//发布服务请求，等待应答结果
	if(client.call(srv))
	{
		ROS_INFO("Sum: %ld", (long int)srv.response.sum);
	}
	else
	{
		ROS_ERROR("Failed to call service add_two_ints");
		return 1;
	}
	
	return 0;
}

说明：

• 头文件cstdlib.h是C++里面的一个常用函数库，等价于C中的stdlib.h，可以提供一些函数与符号常量。
• 头文件ros/ros.h包含了标准ROS类的声明，在每一个ROS程序中都需要包含它。
• 头文件communication_pkg/AddTwoInts.h是由AddTwoInts.srv编译扩展得到，包含了针对C++类的定义等，它存放在工作空间的devel/include路径下的communication_pkg文件夹中。
• int main(int argc, char **argv)是main函数的一种定义形式，其参数argc和argv用于运行时,把命令行参数传入主程序，其中arg是指arguments，即参数。
  • int argc：英文名为arguments count（参数计数），表示运行程序传送给main函数的命令行参数总个数,包括可执行程序名,其中当argc=1时表示只有一个程序名称,此时存储在argv[0]中。
  • char **argv：英文名为arguments value/vector（参数值），用来存放指向字符串参数的指针数组，每个元素指向一个参数，空格分隔参数，其长度为argc。数组下标从0开始，argv[argc]=NULL。argv[0]指向程序运行时的全路名；argv[1]指向程序在DOS命令中执行程序名后的第一个字符串；argv[2]指向执行程序名后的第二个字符串。
• ros::init(argc, argv, “add_two_ints_client”)的作用是初始化ROS节点，第三个参数表示节点名称，这个节点名是唯一的。
• if(argc != 3){…}表示当终端命令行输入的参数数量不等于3，则执行这段代码。
• ros::NodeHandle n;的作用是创建句柄，启动ROS节点。
• ros::ServiceClient client = n.serviceClient<communication_pkg::AddTwoInts>(“add_two_ints”);这是用户调用ROS服务的其中一种方法。它创建了一个客户端，其返回的ros::ServiceClient类的对象client之后将用于向ROS网络中名为add_two_ints的节点发送服务请求，服务请求的数据类型为communication_pkg::AddTwoInts。

communication_pkg::AddTwoInts srv;
srv.request.a = atoll(argv[1]);
srv.request.b = atoll(argv[2]);

• 这是创建服务请求和服务应答的其中一种方法。它定义了一个service_example::AddTwoInts类型的对象，该对象中的成员正是srv文件中定义的a、b、sum，将终端命令行输入的两个数填充到数据成员a、b中。atoll()函数的作用是将字符串转换成长长整型数(long long int)，即srv.request.a = atoll(argv[1])是将命令行输入的字符串中的第一个数转换成长长整型数，并赋值给成员a，srv.request.b = atoll(argv[2])则同理。
• if(client.call(srv)){…}表示向ROS网络发起服务请求。由于服务请求处于阻塞状态，需要等待请求发起完成后才能返回值。如果服务调用成功，则call()将返回true，并且srv.response中的值将有效。如果调用失败，则call()将返回false，并且srv.response中的值将无效。
• ROS_INFO()和ROS_ERROR()用于输出日志信息，日志消息分为五个不同的严重级别，按照严重性程度递增，分别为DEBUG、INFO、WARN、ERROR、FATAL。

综上所述，实现一个客户端的步骤大致可分为以下几点：

1. 初始化ROS节点；
2. 创建client实例；
3. 发布服务请求数据；
4. 等待Server处理之后的应答结果。

2.5 服务器编程

在src文件夹下再创建一个空文件server.cpp，输入以下代码。

#include "ros/ros.h"
#include "communication_pkg/AddTwoInts.h"
	
//服务回调函数，输入为服务请求Req，输出为服务应答Res
bool add(communication_pkg::AddTwoInts::Request  &req,
		 communication_pkg::AddTwoInts::Response &res)
{
	//将两个数相加，并将结果存放在变量sum中
	res.sum = req.a + req.b;
	ROS_INFO("request: x=%ld, y=%ld", (long int)req.a, (long int)req.b);
	ROS_INFO("sending back response: [%ld]", (long int)res.sum);
	
	return true;
}
	
int main(int argc, char **argv)
{
	//初始化ROS节点
	ros::init(argc, argv, "add_two_ints_server");
	
	//创建句柄
	ros::NodeHandle n;
	
	//创建服务器，登记回调函数
	ros::ServiceServer service = n.advertiseService("add_two_ints", add);
	
	//循环等待
	ROS_INFO("Ready to add two ints.");
	ros::spin();
	
	return 0;
}

说明：

• main函数中一开始都是类似的，初始化ROS节点，创建句柄，从而启动ROS节点。
• ros::ServiceServer service = n.advertiseService(“add_two_ints”, add);的作用是创建服务，并将服务加入到ROS网络中。这个服务在ROS网络中以add_two_ints命名，并且作为唯一标识，以便于其他节点通过服务名称进行请求。当接收到服务请求后，则调用add()回调函数。
• ros::spin()的作用是让程序进入自循环的挂起状态，从而让程序以最好的效率接收客户端的请求并调用回调函数。
• 服务回调函数的表示形式如下：

bool callback(MReq &request, MRes &response)

• 其中MReq和MRes与提供给advertiseService()的请求/应答的数据类型相匹配。回调函数的返回值若为true，则表示服务请求成功，并且服务应答已填充必要的数据。若返回值为false则表示服务请求失败，并且服务应答将不会发送给客户端。
• 回调函数add(communication_pkg::AddTwoInts::Request &req, communication_pkg::AddTwoInts::Response &res)的作用是实现两个int型整数求和的服务，两个整数从request获取，求和结果填充到response里，request与response的具体数据类型在srv文件中被定义。

综上所述，实现一个服务器的步骤大致可分为以下几点：

1. 初始化ROS节点；
2. 创建Server实例；
3. 循环等待服务请求，进入回调函数；
4. 在回调函数中完成服务功能的处理，并反馈应答数据。

3. 配置与编译

3.1 在CMaKeLists.txt中添加编译选项

打开功能包中的CMaKeLists.txt文件，在如下位置的find_package中添加功能包，以便于（节点）调用它们生成消息。

在如下位置添加相关的.srv文件，确保了CMake在重新配置时知道这些新添加的.srv文件，同时添加.srv文件在生成消息时的所有依赖项（功能包）。

add_service_files(FILES AddTwoInts.srv)

将如下位置中CATLIN_DEPENDS前面的“#”去掉。

在如下位置进行配置，add_executable(client src/client.cpp)的作用是将src文件夹下的client.cpp文件编译成名为client的可执行文件。target_link_libraries(client ${catkin_LIBRARIES})的作用是将client可执行文件与ROS相关的库链接。add_dependencies(client ${PROJECT_NAME}_gencpp)的作用是将client可执行文件与一些动态生成的文件链接。

add_executable(server /home/ddduan/ROS_ws/src/server.cpp)
target_link_libraries(server ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(server ${PROJECT_NAME}_gencpp)
	
add_executable(client /home/ddduan/ROS_ws/src/client.cpp)
target_link_libraries(client ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(client ${PROJECT_NAME}_gencpp)

3.2 在package.xml中添加功能包依赖

打开功能包中的package.xml文件，在如下位置添加功能包依赖。

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

说明：

<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>

这条语句表示需要依赖catkin工具包用于使用catkin_make指令进行编译。

<build_export_depend>roscpp</build_export_depend>

这条语句表示编译后导出相关文件需要依赖roscpp功能包。

<build_depend>message_generation</build_depend>

这条语句表示在编译时会依赖一个动态产生message的功能包。

<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

这条语句表示在运行时会依赖message_runtime的功能包。

3.3 编译文件

在/ROS_ws文件夹路径下打开一个新的终端，输入以下代码进行编译。

$ catkin_make

编译完成后，输入以下代码运行主节点。

$ roscore

打开一个新的终端，配置环境变量后，输入以下代码运行节点。

$ rosrun communication_pkg client 整数1 整数2

打开一个新的终端，配置环境变量后，输入以下代码运行节点。

$ rosrun communication_pkg server

六、话题通信的编程实现

1. 创建功能包

在ROS工作空间ROS_ws的src文件夹目录下创建一个功能包，命名为test_pkg，并编译完成。
这里参照例程进行修改

ddduan@DDDuan-Lenovo-PC:~$ mkdir -p ~/ROS_ws/src
ddduan@DDDuan-Lenovo-PC:~$ cd ~/ROS_ws/src
ddduan@DDDuan-Lenovo-PC:~/ROS_ws/src$ cd ..
ddduan@DDDuan-Lenovo-PC:~/ROS_ws$ catkin_make

```
source devel/setup.bash
echo $ROS_PACKAGE_PATH
`

catkin_create_pkg test_pkg rospy roscpp std_msgs std_srvs
catkin_make
source ~/ROS_ws/devel/setup.bash

2. 节点编程与消息定义

2.1 案例说明

定义一个发布者Publisher，通过自定义的消息Person将消息数据name、sex及age等发送到订阅者Subscriber，同时订阅者将消息内容打印到终端界面。

2.2 话题消息的定义

在功能包目录下创建一个新的文件夹，命名为msg，并在此文件夹中创建一个空文件Person.msg。可以使用鼠标右键New Document>Empty Document，或在src路径下通过终端命令符touch创建空文件。

在Person.msg文件中输入以下代码，定义话题消息。

string name
uint8 sex
uint8 age

uint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2

2.3 创建.cpp文件

在功能包下面的src文件夹目录下创建一个空文件Publisher_test.cpp。

2.4 话题发布者编程

打开上述创建的文件Publisher_test，输入以下代码。

#include "ros/ros.h"
#include "test_pkg/Person.h"
	
int main(int argc, char **argv)
{
	//初始化ROS节点
	ros::init(argc, argv, "Publisher_test");
	
	//创建句柄
	ros::NodeHandle n;
	
	//创建一个发布者Publisher，发布名为/person_info的topic，消息类型为test_pkg::Person，队列长度为10
	ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<test_pkg::Person>("/person_info", 10);
	
	//设置消息发布频率
	ros::Rate loop_rate(1);
	
	int count = 0;
	while(ros::ok())
	{
		//初始化消息内容
		test_pkg::Person person_msg;
		person_msg.name = "Tom";
		person_msg.age  = 18;
		person_msg.sex  = test_pkg::Person::male;
	
		//发布消息
		person_info_pub.publish(person_msg);
		
		ROS_INFO("Publish Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d",
			  person_msg.name.c_str(), person_msg.age, person_msg.sex);
	
		//按照设置的频率延时
		loop_rate.sleep();
	
	}
}

说明：

• 头文件ros/ros.h包含了标准ROS类的声明，在每一个ROS程序中都需要包含它。
• 头文件test_pkg/Person.h是由Person.msg编译扩展得到，包含了针对C++类的定义等，它存放在工作空间的devel文件夹中。
• main函数中ros::init(argc, argv, “Publisher_test”)的作用是初始化ROS节点，第三个参数表示节点名称，这个节点名是唯一的。
• ros::NodeHandle n;的作用是创建句柄，启动ROS节点。
• ros::Publisher person_info_pub = n.advertise<test_pkg::Person>(“/person_info”, 10);使用ros::Publisher类定义了一个发布者对象person_info_pub，发布的消息的数据类型为test_pkg::Person，用<>表示。/person_info表示发布消息数据的话题名，必须要与订阅者订阅的话题名相同。advertise()的第二个参数表示用于发布消息的消息队列长度，如果发布消息的速度快于底层响应的速度，则此处的数字指定在丢弃一些消息之前要缓冲多少条最新的消息。调用advertise()函数后，主节点（ROS Master）将通知任何试图订阅此话题名的节点，然后他们将与此节点协商对接。同时advertise()将返回一个Publisher对象，该对象使您可以通过调用publish()来发布有关该主题的消息。
• ros::Rate loop_rate(1);的作用是设置消息发布频率为1Hz。
• int count = 0;表明我们已发送多少条消息，用于为每个消息创建一个唯一的字符串。
• 若ros::ok()返回false，则可能发生了以下事件：
  (1) SIGINT被触发(Ctrl-C)；
  (2) 被另一同名节点踢出 ROS 网络；
  (3) ros::shutdown()被程序的另一部分调用；
  (4) 节点中的所有ros::NodeHandles 都已经被销毁。

test_pkg::Person person_msg;
person_msg.name = "Tom";
person_msg.age  = 18;
person_msg.sex  = test_pkg::Person::male;

• 这部分的作用是对消息内容初始化，首先创建一个test_pkg::Person类的对象，之后设置这个对象中的name、age和sex。
• person_info_pub.publish(person_msg);的作用是发布消息person_msg。
• ROS_INFO()类似于C语言中的printf()函数，将内容打印在终端界面显示。
• loop_rate.sleep();的作用是延时，以保证消息能够按照之前设置的发布频率发布出去。

综上所述，实现一个话题发布者的步骤大致可分为以下几点：

初始化ROS节点；
向ROS Master注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型；
按照一定频率循环发送消息。

2.5 话题订阅者编程

在src文件夹下再创建一个空文件Subscriber_test.cpp，输入以下代码。

#include "ros/ros.h"
#include "test_pkg/Person.h"
	
//收到消息时进入回调函数
void personInfoCallback(const test_pkg::Person::ConstPtr& msg)
{
	//打印消息
	ROS_INFO("Subscribe Person Info: name:%s  age:%d  sex:%d",
		      msg->name.c_str(), msg->age, msg->sex);
}
	
int main(int argc, char **argv)
{
	//初始化ROS节点
	ros::init(argc, argv, "Subscriber_test");
	
	//创建句柄
	ros::NodeHandle n;
	
	//创建一个订阅者Subscriber
	ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe("/person_info", 10, personInfoCallback);
	
	//循环接收消息
	ros::spin();
	
	return 0;
}

说明：

• personInfoCallback(const test_pkg::Person::ConstPtr& msg)是一个回调函数，一旦订阅者接收到消息，则执行该回调函数。在该回调函数中，打印消息内容name、age和sex。
• main函数中一开始跟发布者一样，初始化ROS节点，创建句柄。
• ros::Subscriber person_info_sub = n.subscribe(“/person_info”, 10, personInfoCallback);使用ros::Subscriber类定义一个订阅者对象person_info_sub。subscribe()函数中的第一个参数表示需要订阅的话题名，第二个参数表示消息队列的长度，如果消息到达的速度快于处理速度，则开始丢弃最旧的消息之前将被缓冲的消息数。subscribe()函数的第三个参数是回调函数名，消息被传递到回调函数。
• ros::spin()在调用后不会再返回，也就是主程序到这儿就不往下执行了，一般放在main函数最后，而不放在while()循环里。

综上所述，实现一个话题订阅者的步骤大致可分为以下几点：

初始化ROS节点；
订阅需要的话题；
循环等待话题消息，接收到消息后进入回调函数；
在回调函数中完成消息处理。

3. 配置与编译

3.1 在CMaKeLists.txt中添加编译选项

打开功能包中的CMaKeLists.txt文件。在如下位置的find_package中添加message_generation功能包，以便于（节点）调用它们生成消息。

在如下位置添加相关的.msg文件，确保了CMake在重新配置时知道这些新添加的.msg文件，同时添加 .msg文件在生成消息时的所有依赖项（功能包）。

add_message_files(FILES Person.msg)
generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs)

将如下位置中CATLIN_DEPENDS前面的“#”去掉。

在如下位置进行配置，add_executable(Publisher_test src/Publisher_test.cpp)的作用是将src文件夹下的Publisher_test.cpp文件编译成名为Publisher_test的可执行文件。target_link_libraries(Publisher_test ${catkin_LIBRARIES})的作用是将Publisher_test可执行文件与ROS相关的库链接。add_dependencies(Publisher_test ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)的作用是将Publisher_test可执行文件与一些动态生成的文件链接。

add_executable(Publisher_test /home/ddduan/ROS_ws/src/Publisher_test.cpp)
target_link_libraries(Publisher_test ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(Publisher_test ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
	
add_executable(Subscriber_test /home/ddduan/ROS_ws/src/Subscriber_test.cpp)
target_link_libraries(Subscriber_test ${catkin_LIBRARIES})
add_dependencies(Subscriber_test ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)

3.2 在package.xml中添加功能包依赖

打开功能包中的package.xml文件，在如下位置添加功能包依赖。

<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

说明：

<build_depend>message_generation</build_depend>

这条语句表示在编译时会依赖一个动态产生message的功能包。

<exec_depend>message_runtime</exec_depend>

这条语句表示在运行时会依赖message_runtime的功能包。

3.3 编译文件

在/ROS_ws文件夹路径下打开一个新的终端，输入以下代码进行编译。

catkin_make

编译完成后，输入以下代码运行主节点。

roscore

4.实现

打开一个新的终端，首先配置环境变量，然后输入以下代码运行节点。

source devel/setup.bash

 rosrun test_pkg Publisher_test

打开一个新的终端，首先配置环境变量，然后输入以下代码运行节点。

source devel/setup.bash
rosrun test_pkg Subscriber_test

5.话题可视化

打开一个新的终端，输入以下代码。

rqt_graph	

由此可以得到如下的基于Qt的GUI界面，直观地看到话题通信的发布订阅节点和消息。

总结

本次实验是进行ROS安装并编程实现话题通信和服务通信。因为其他课程要求，安装了双系统Ubuntu 20.04，因此本次实验就是在Ubuntu20.04下进行，实验中不知为和Terminal无法打开，最终没有办法进入命令模式安装了Xterm，通过Xterm成功运行了Terminal，总的来说，本次实验学习了话题通信和服务通信，收获还是颇多

参考

2021-09-29 使用安卓手机Camera和IMU信息运行ORBSLAM3
ROS 三种通信编程入门：【话题通信】【服务通信】【动作通信】
ROS基础——话题、服务、动作编程
ROS的三种基本通信机制
ROS | 话题通信的编程实现
服务通信的编程实现