25/1/21 算法笔记＜ROS2＞ 编译ROS2 c++节点文档步骤
在 ROS 2 中，创建节点是指编写一个程序（通常是 C++ 或 Python 代码），这个程序能够与 ROS 2 系统进行交互，执行特定的任务。
节点是 ROS 2 中最基本的执行单元，每个节点通常负责完成一个特定的功能，例如控制机器人、处理传感器数据或执行计算。
完整步骤：编译 ROS 2 C++ 节点
1. 准备工作
- 有ROS2
- 安装colcon构建工具
- 安装turtlesim包
2. 创建工作空间
创建工作空间：ROS 2 的工作空间是一个目录结构，用于组织和管理你的代码。工作空间通常包含以下目录：
src：存放源代码。
build：存放编译生成的中间文件。
install：存放编译后的可执行文件和库。
log：存放编译和运行的日志文件。创建包：使用
ros2 pkg create命令创建一个新的 ROS 2 包。包是 ROS 2 中的基本单元，包含代码、配置文件和依赖项。
1.创建一个新的工作空间目录：
mkdir -p ~/topic_ws/src
cd ~/topic_ws/src 2.使用 ros2 pkg create 创建一个新的 ROS 2 包：
ros2 pkg create --build-type ament_cmake demo_cpp_topic-
这会生成一个名为
demo_cpp_topic的包，包含package.xml和CMakeLists.txt文件。 -
ros2 pkg create status_interfaces --dependencies builtin_interfaces rosidl_default_genterators --license Apache-2.0
3. 编写 C++ 代码
1.进入包的目录：
cd demo_cpp_topic2.创建 src 目录（如果不存在）：
mkdir src3.在 src 目录下创建 turtle_circle.cpp 文件，并编写代码：
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "geometry_msgs/msg/twist.hpp"
using namespace std::chrono_literals;
class TurtleCircleNode : public rclcpp::Node
{
public:
TurtleCircleNode() : Node("turtle_circle")
{
publisher_ = this->create_publisher("/turtle1/cmd_vel", 10);
timer_ = this->create_wall_timer(1000ms, std::bind(&TurtleCircleNode::timer_callback, this));
}
private:
void timer_callback()
{
auto msg = geometry_msgs::msg::Twist();
msg.linear.x = 1.0;
msg.angular.z = 0.5;
publisher_->publish(msg);
}
rclcpp::Publisher::SharedPtr publisher_;
rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
};
int main(int argc, char *argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv);
rclcpp::spin(std::make_shared());
rclcpp::shutdown();
return 0;
} 4. 配置 CMakeLists.txt
定义编译规则：
CMakeLists.txt文件告诉colcon如何编译你的代码。它指定了：
可执行文件的名称（如
turtle_circle）。需要编译的源文件（如
src/turtle_circle.cpp）。依赖的库（如
rclcpp和geometry_msgs）。
1.打开 CMakeLists.txt 文件，添加以下内容以编译 turtle_circle.cpp：
# 添加可执行文件
add_executable(turtle_circle src/turtle_circle.cpp)
# 链接依赖库
ament_target_dependencies(turtle_circle rclcpp geometry_msgs)
# 安装可执行文件
install(TARGETS
turtle_circle
DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})5. 配置 package.xml
定义包元数据：
package.xml文件包含了包的元数据，如名称、版本、描述、作者和许可证。声明依赖项：
package.xml文件还声明了包所依赖的其他 ROS 2 包（如rclcpp和geometry_msgs）。这些依赖项会在编译和运行时被自动加载。
1.打开 package.xml 文件，确保以下依赖项已添加：
rclcpp
geometry_msgs 6. 编译工作空间
定义包元数据：
package.xml文件包含了包的元数据，如名称、版本、描述、作者和许可证。声明依赖项：
package.xml文件还声明了包所依赖的其他 ROS 2 包（如rclcpp和geometry_msgs）。这些依赖项会在编译和运行时被自动加载。
1.返回工作空间根目录：
cd ~/topic_ws 2.使用 colcon build 编译工作空间：
colcon build 如果只想编译 demo_cpp_topic 包，可以使用：
colcon build --packages-select demo_cpp_topic3.编译完成后，加载工作空间环境：
source install/setup.bash7. 运行节点
1.启动 turtlesim 仿真器：
ros2 run turtlesim turtlesim_node2.运行你的节点：
ros2 run demo_cpp_topic turtle_circle分析完整代码
我们来分析一下这段完整的代码
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "geometry_msgs/msg/twist.hpp"
using namespace std::chrono_literals;
class TurtleCircleNode : public rclcpp::Node
{
private:
rclcpp::Publisher::SharedPtr publisher_; // 发布者
rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_; // 定时器
public:
explicit TurtleCircleNode(const std::string& node_name) : Node(node_name) // 使用传入的节点名称
{
// 创建发布者，发布到 /turtle1/cmd_vel 话题
publisher_ = this->create_publisher("/turtle1/cmd_vel", 10);
// 创建定时器，每隔 1000ms 调用一次 timer_callback
timer_ = this->create_wall_timer(1000ms, std::bind(&TurtleCircleNode::timer_callback, this));
}
void timer_callback()
{
auto msg = geometry_msgs::msg::Twist(); // 创建 Twist 消息
msg.linear.x = 1.0; // 设置线速度
msg.angular.z = 0.5; // 设置角速度
publisher_->publish(msg); // 发布消息
}
};
int main(int argc, char* argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv); // 初始化 ROS 2
auto node = std::make_shared("turtle_circle"); // 创建节点
rclcpp::spin(node); // 进入事件循环
rclcpp::shutdown(); // 关闭 ROS 2
return 0;
} 1. 头文件引入
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
#include "geometry_msgs/msg/twist.hpp"-
rclcpp/rclcpp.hpp：ROS 2 的 C++ 客户端库，提供了创建节点、发布者、订阅者等功能的 API。 -
geometry_msgs/msg/twist.hpp：ROS 2 中的标准消息类型，用于表示速度（线速度和角速度）。
2. 命名空间
using namespace std::chrono_literals;-
std::chrono_literals：C++ 的时间字面量库，方便表示时间单位（如1000ms表示 1000 毫秒）。
3. 节点类定义
class TurtleCircleNode : public rclcpp::Node
{
private:
rclcpp::Publisher::SharedPtr publisher_; // 发布者
rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_; // 定时器 -
TurtleCircleNode：自定义的 ROS 2 节点类，继承自rclcpp::Node。 -
publisher_：用于发布geometry_msgs::msg::Twist消息的发布者。 -
timer_：定时器，用于定期触发回调函数。
4. 构造函数
public:
explicit TurtleCircleNode(const std::string& node_name) : Node(node_name)
{
// 创建发布者，发布到 /turtle1/cmd_vel 话题
publisher_ = this->create_publisher("/turtle1/cmd_vel", 10);
// 创建定时器，每隔 1000ms 调用一次 timer_callback
timer_ = this->create_wall_timer(1000ms, std::bind(&TurtleCircleNode::timer_callback, this));
} -
Node(node_name)：调用基类构造函数，初始化节点，节点名称为传入的node_name。 -
create_publisher：创建一个发布者，发布到/turtle1/cmd_vel话题，消息类型为geometry_msgs::msg::Twist，队列长度为 10。 -
create_wall_timer：创建一个定时器，每隔 1000 毫秒（1 秒）调用一次timer_callback函数。
5. 定时器回调函数
void timer_callback()
{
auto msg = geometry_msgs::msg::Twist(); // 创建 Twist 消息
msg.linear.x = 1.0; // 设置线速度
msg.angular.z = 0.5; // 设置角速度
publisher_->publish(msg); // 发布消息
}-
geometry_msgs::msg::Twist()：创建一个Twist消息对象。 -
msg.linear.x：设置线速度（x方向的速度，单位为 m/s）。 -
msg.angular.z：设置角速度（绕z轴的旋转速度，单位为 rad/s）。 -
publisher_->publish(msg)：将消息发布到/turtle1/cmd_vel话题，控制海龟运动。
6. 主函数
int main(int argc, char* argv[])
{
rclcpp::init(argc, argv); // 初始化 ROS 2
auto node = std::make_shared("turtle_circle"); // 创建节点
rclcpp::spin(node); // 进入事件循环
rclcpp::shutdown(); // 关闭 ROS 2
return 0;
} -
rclcpp::init(argc, argv)：初始化 ROS 2，解析命令行参数。 -
std::make_shared：创建("turtle_circle") TurtleCircleNode节点对象，节点名称为"turtle_circle"。 -
rclcpp::spin(node)：进入事件循环，等待回调函数被触发（如定时器回调）。 -
rclcpp::shutdown()：关闭 ROS 2，释放资源。
代码运行逻辑：
-
节点启动后，定时器每隔 1 秒触发一次
timer_callback。 -
在
timer_callback中，创建一个Twist消息，设置线速度和角速度。 -
将消息发布到
/turtle1/cmd_vel话题，控制海龟运动。 -
由于线速度和角速度是固定的，海龟会以固定的半径和速度画圆。