ros2 学习08 topic 话题定义及示例

topic 在ros 中的作用

节点实现了机器人各种各样的功能，但这些功能并不是独立的，之间会有千丝万缕的联系，其中最重要的一种联系方式就是话题，它是节点间传递数据的桥梁。

大家可以想一下，这两个节点是不是必然存在某种关系？没错，节点A要将获取的图像数据传输给节点B，有了数据，节点B才能做这样可视化的渲染。

此时从节点A到节点B传递图像数据的方式，在ROS中，我们就称之为话题，它作为一个桥梁，实现了节点之间某一个方向上的数据传输。

发布/订阅模型

从话题本身的实现角度来看，使用了基于DDS的发布/订阅模型，什么叫发布和订阅呢？

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。

多对多通信

大家再仔细想下这些可以订阅的东西，是不是并不是唯一的，我们每个人可以订阅很多公众号、报纸、杂志，这些公众号、报纸、杂志也可以被很多人订阅，没错，ROS里的话题也是一样，发布者和订阅者的数量并不是唯一的，可以称之为是多对多的通信模型。

因为话题是多对多的模型，发布控制指令的摇杆可以有一个，也可以有2个、3个，订阅控制指令的机器人可以有1个，也可以有2个、3个，大家可以想象一下这个画面，似乎还是挺魔性的，如果存在多个发送指令的节点，建议大家要注意区分优先级，不然机器人可能不知道该听谁的了。

示例：自定义话题消息发布和订阅

了解了话题的基本原理，接下来我们就要开始编写代码啦。

还是从Hello World例程开始，我们来创建一个发布者，发布话题“chatter”，周期发送“Hello World”这个字符串，消息类型是ROS中标准定义的String，再创建一个订阅者，订阅“chatter”这个话题，从而接收到“Hello World”这个字符串。

如果我们想要实现一个发布者和订阅者，主要流程如下：

1. 创建功能包
2. 在功能包下新增发布者代码
3. 在功能包下新增订阅者代码
4. 修改功能包下setup.py 的脚本文件
5. 编译
6. 运行测试

创建功能包

ros2 pkg create --build-type ament_python learning_topic

用vccode 打开功能包目录结构如下

在learning_topic 目录下新增 helloworld_pub.py, 代码如下

创建一个topic 为hello 的话题，并发送hello

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import rclpy                                     # ROS2 Python接口库
from rclpy.node import Node                      # ROS2 节点类
from std_msgs.msg import String                  # 字符串消息类型

"""
创建一个发布者节点
"""
class PublisherNode(Node):

    def __init__(self, name):
        super().__init__(name)                                    # ROS2节点父类初始化
        self.pub = self.create_publisher(String, "hello", 10)   # 创建发布者对象（消息类型、话题名、队列长度）
        self.timer = self.create_timer(0.5, self.timer_callback)  # 创建一个定时器（单位为秒的周期，定时执行的回调函数）

    def timer_callback(self):                                     # 创建定时器周期执行的回调函数
        msg = String()                                            # 创建一个String类型的消息对象
        msg.data = 'Hello World'                                  # 填充消息对象中的消息数据
        self.pub.publish(msg)                                     # 发布话题消息
        self.get_logger().info('Publishing: "%s"' % msg.data)     # 输出日志信息，提示已经完成话题发布

def main(args=None):                                 # ROS2节点主入口main函数
    rclpy.init(args=args)                            # ROS2 Python接口初始化
    node = PublisherNode("helloworld_pub")     # 创建ROS2节点对象并进行初始化
    rclpy.spin(node)                                 # 循环等待ROS2退出
    node.destroy_node()                              # 销毁节点对象
    rclpy.shutdown()                                 # 关闭ROS2 Python接口

创建一个监听 helloworld_sub.py

代码如下：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-



import rclpy                      # ROS2 Python接口库
from rclpy.node   import Node     # ROS2 节点类
from std_msgs.msg import String   # ROS2标准定义的String消息

"""
创建一个订阅者节点
"""
class SubscriberNode(Node):

    def __init__(self, name):
        super().__init__(name)                             # ROS2节点父类初始化
        self.sub = self.create_subscription(\
            String, "hello", self.listener_callback, 10) # 创建订阅者对象（消息类型、话题名、订阅者回调函数、队列长度）

    def listener_callback(self, msg):                      # 创建回调函数，执行收到话题消息后对数据的处理
        self.get_logger().info('I heard: "%s"' % msg.data) # 输出日志信息，提示订阅收到的话题消息

def main(args=None):                               # ROS2节点主入口main函数
    rclpy.init(args=args)                          # ROS2 Python接口初始化
    node = SubscriberNode("helloworld_sub")  # 创建ROS2节点对象并进行初始化
    rclpy.spin(node)                               # 循环等待ROS2退出
    node.destroy_node()                            # 销毁节点对象
    rclpy.shutdown()                               # 关闭ROS2 Python接口

修改setup.py

'console_scripts': [
             'helloworld_pub  = learning_topic.helloworld_pub:main',
             'helloworld_sub  = learning_topic.helloworld_sub:main',
        ],

编译

回到项目空间目录

指定learning_topic 编译

colcon build --packages-select learning_topic

开始编译

编译成功

设置环境变量

source install/local_setup.bash

运行测试：

ros2 run learning_topic helloworld_pub

新建命令窗口运行订阅

ros2 run learning_topic helloworld_sub

监听成功