ROS2在物联网领域的应用--microROS点亮esp32开发板指示灯

前言

micro-ROS，是基于ROS2进行优化的一套轻量级ROS系统，它提供了完全部署的ROS 2生态系统的大多数吸引人的工具和功能，并具有入式和低资源设备的卓越能力，可以运行在MCU硬件平台。

传统上，即使机器人包含许多ROS，ROS仍停留在微控制器边界。它们通常通过串行协议与旧版ROS中的ROS-serial之类的工具集成在一起。

micro-ROS不仅仅在机器人领域可以使用，也可以拓展到物联网领域。最重要的是micro-ROS可以将机器人的生态与mcu微控制器的生态融合在一起。本篇将给大家演示如何用microROS点亮esp32指示灯。极客玩家可以拓展的接几个继电器和灯，在家里使用。

演示环境

MCU：ESP-WROOM-32

ROS2DDS代理端：WSL2-Ubuntu22.04（可以换成虚拟机或实体机） #需安装 ROS2及MicroXRCEAgent

编程环境：Arduino IDE 2.0.3 (需安装micro_ros_arduino库)

具体步骤

首先需要找一根走数据的数据线电脑串口连接到esp32上，打开Arduino IDE，选择对应开发板串口等信息，刷入以下程序到开发板：

#include <micro_ros_arduino.h>

#include <stdio.h>
#include <rcl/rcl.h>
#include <rcl/error_handling.h>
#include <rclc/rclc.h>
#include <rclc/executor.h>

#include <std_msgs/msg/int32.h>

rcl_subscription_t subscriber;
std_msgs__msg__Int32 msg;
rclc_executor_t executor;
rclc_support_t support;
rcl_allocator_t allocator;
rcl_node_t node;
rcl_timer_t timer;
//这里的引脚需要和你所使用的开发板的LED灯GPIO引脚对应
#define LED_PIN 2

#define RCCHECK(fn) {
      
       rcl_ret_t temp_rc = fn; if((temp_rc != RCL_RET_OK)){
      
      error_loop();}}
#define RCSOFTCHECK(fn) {
      
       rcl_ret_t temp_rc = fn; if((temp_rc != RCL_RET_OK)){
      
      }}


void error_loop(){
    
    
  while(1){
    
    
    digitalWrite(LED_PIN, !digitalRead(LED_PIN));
    delay(100);
  }
}

void subscription_callback(const void * msgin)
{
    
      
  const std_msgs__msg__Int32 * msg = (const std_msgs__msg__Int32 *)msgin;
  digitalWrite(LED_PIN, (msg->data == 0) ? LOW : HIGH);  
}

void setup() {
    
    
  //这里我们使用默认串口通信
  //也可以使用wifi 
  //set_microros_wifi_transports("WIFI SSID", "WIFI PASS", "代理IP", 代理端口);
  set_microros_transports();
  
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);  
  
  delay(2000);

  allocator = rcl_get_default_allocator();

  //create init_options
  RCCHECK(rclc_support_init(&support, 0, NULL, &allocator));

  // create node
  RCCHECK(rclc_node_init_default(&node, "micro_ros_arduino_node", "", &support));

  // create subscriber
  RCCHECK(rclc_subscription_init_default(
    &subscriber,
    &node,
    ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT(std_msgs, msg, Int32),
    "micro_ros_arduino_subscriber"));

  // create executor
  RCCHECK(rclc_executor_init(&executor, &support.context, 1, &allocator));
  RCCHECK(rclc_executor_add_subscription(&executor, &subscriber, &msg, &subscription_callback, ON_NEW_DATA));
}

void loop() {
    
    
  delay(100);
  RCCHECK(rclc_executor_spin_some(&executor, RCL_MS_TO_NS(100)));
}

刷入程序一段时间后会发现开发板的灯不断闪烁，这是因为还没有连接到ROS2代理端。
接下来打开WSL2终端，再打开一个powershell，将串口设备挂到WSL中。

#windows需要下载usbipd 将设备挂入wsl
usbipd wsl list
usbipd wsl attach --busid 1-1

在WSL中发现设备后，给予权限。

sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0

启动Micro-XRCE-DDS-Agent。

#需要指定设备串口号和波特率
#MicroXRCEAgent自行百度安装
sudo MicroXRCEAgent serial --dev /dev/ttyUSB0 -b 115200

这个时候按一下esp32上的复位键，看到出现以下内容及连接成功。

查看microROS节点接入。

ros2 topic list

这时候发现esp32开发板指示灯常亮。
查看上面节点信息：

ros2 topic info /micro_ros_arduino_subscriber

发布以下内容小灯关闭。

ros2 topic pub /micro_ros_arduino_subscriber std_msgs/msg/Int32 "{data: 0}"

发布以下内容小灯打开。

ros2 topic pub /micro_ros_arduino_subscriber std_msgs/msg/Int32 "{data: 1}"