ROS串口通信简析(一)——串口发送

ROS节点程序运行过程中需要获取机器人的传感器信息和发送控制指令，因此不可避免要与机器人进行通信，常见的通讯方式有串口、CAN和网口等，其中串口最为普遍。

ROS通过自带的 serial 包连接串口设备，进行串口通信，需要提前安装 serial 包：

sudo apt-get install ros-melodic-serial

串口通信根据数据传输方向可以分为 串口发送 和 串口接收 。

通过串口发送数据时，需要明确发送机制，常见的发送机制有：

定时发送是通过设定定时器，以 固定频率 发送数据包；

触发条件发送是通过条件判断语句，判断某个标志位或某个事件发生后，再发送数据包，特点是 频率不固定 。

发送数据分为两个步骤：

由此可知buffer数据结构需要可同时被这两个步骤访问，buffer需要为全局变量。

首先根据通信协议定义buffer中的帧头、帧尾等固定内容，然后接收别的Topic，获取待发送数据，把获取的数据填入到协议的数据段，最后根据数据段计算校验码。

1 订阅发送数据的Topic

serial_sub = nhsubscribe("/joy", 10, &DecodeFrame::serial_sub_callback,this);

2 根据Topic填入数据段和校验

1 创建定时回调函数

首先需要创建一个定时器，设定发送频率，并指定回调函数名称

write_rs232_timer = nhcreateTimer(ros::Duration(001), &DecodeFrame::CB_write_rs232_Cycle, this);

2 通过 serial 将buffer数据写入串口设备

实例化串口对象，并打开串口

发送数据到串口设备上

注意1：发送数据节点挂掉

若发送数据Topic的节点挂掉后，由于buffer是全局变量，buffer的数据段会一直是上一帧的数据，不会再改变，为避免上述情况，在将数据写入串口设备后， 将数据段清零。

注意2：joystick包发送机制

在使用PS3/PS4、Xbox手柄时，使用ros-melodic-joy包获取摇杆数据，手柄的遥杆或者按键如果一直处于同一位置（初始零位和最大值）只会发送一帧数据，不会连续发送， 只有当摇杆数据变化时，才会发送数据。

因此使用 rostopic hz /joy 会显示没有msg信息传输，所以串口程序不会进回调函数获取发送数据，但是数值确实是一直保持的， 所以就不能将数据段清零。

触发条件发送与定时发送相比的最大不同之处在于发送频率不同，不需要设置定时器，在满足条件后直接将数据写入串口即可。

因为建立的是一个非常简单的机器人，所以我们尽量使用简单的元素：使用长方体代替车模，使用圆柱代替车轮，具体尺寸如下：

准备：

1创建Rospackage命名为smartcar

catkin_create_pkgsmartcar std_msgs rospy roscpp urdf

2建立文件夹launch和urdf分别用来存放launch文件和urdf文件

三、建立urdf文件

在smartcar文件夹下建立urdf文件夹，创建智能车的描述文件smartcarurdf，描述代码如下：

<xml version="10">

<robot name="smartcar">

<link name="base_link">

<visual>

<geometry>

<box size="025 16 05"/>

</geometry>

<origin rpy="0 0 157075" xyz="0 0 0"/>

<material name="blue">

<color rgba="0 0 8 1"/>

</material>

现在还只是个草稿，后面会陆续更新改正，保证大家一看就会，绝对不废

只是帮助大家理解，很多知识点只是类比推理，是有错误的，哈哈，勿喷

蛮多人在学习ROS的时候，其实还是不太理解什么是ROS，为什么要去ROS，以及怎么样去学习ROS，我大二的时候开始接触到ROS，也经历过比较痛苦的一段时间，所以希望用这篇文章来帮助大家对ROS有一个较好的理解。

首先我们抛开ROS来说，如果我们要写一个程序，程序需要完成特定的功能，就拿C语言中的加法函数来说吧。我们定义了一个加法函数，输入两个整数最后返回两个整数的和，然后定义完函数以后，在main（）函数里调用这个加法函数，就可以在键盘上输入两个整数，然后计算两个整数的和了。

那么问题来了   如果我要在别的程序需要使用加法函数所返回的值，应该怎么做呢？

一种方式  定义一个全局变量，将加法函数返回的值赋给这个全局变量，那么在一个工程文件下的程序都可以使用这个全局变量了，这就达到了其他程序使用这个变量的目的了

那么问题又来了，如果不是在同一个工程目录下的程序，要怎么样才能使用到这个加法函数的返回值呢？

一种方式  将第一个程序的加法返回值写到一个文档中，然后其他程序去读这个文件，这样也可以达到使用这个数据的目的了

上面的例子，想给大家传递的知识点就是  我们在写程序的时候，大多数人是只有一个main（）函数的，也就是只有一个可执行文件，那么问题就来了，要是不同的main()函数之间需要相互使用对方的数据，那应该怎么办呢，这就引申出了程序与程序之间到交流问题，也就是通信问题。这也是ROS里面我个人觉得必须首先要搞清楚的问题。大家先理解到这个地方，然后往下看。

开始进入主题  到底什么是ROS,ROS就是Robot Operating System 的缩写，这大家都知道，对吧，翻译成中文也就是机器人 *** 作系统，可是除了这个大家对 *** 作系统是什么大家有了解过么，为什么需要 *** 作系统，也就是 *** 作系统能干什么，大家有简单的了解过么

*** 作系统（先空白，后面再填坑）

在了解 *** 作系统以后，我们就可以开始分析我们的机器人 *** 作系统了，话不多说，先放狗，不不不，先放图：

我们知道， *** 作系统本身也是一个软件，但是他的特殊之处在于能够完成对硬件的调配，而其他的应用软件，比如网易云，他如果想放歌，他需要打开播放器，是得需要 *** 作系统去完成的，它本身没有这个能力去直接打开播放器，而是对 *** 作系统说，大哥，能不能帮我打开一下播放器，求求你了，哈哈。

我们也知道，在win上安装了许许多多的软件，向上面的solidworks(三维制图软件)，matalab（数据计算软件） QQ(聊天软件)   网易云 （听歌软件） 腾讯视频（播放软件）

那么问题又来了  你能让你的扣扣去跟网易云说  我想听歌，然后网易云就会打开播放么，当然你要是杠杆定理学得好，那我认了，哈哈，大多数人是应该是觉得这应该不可以，因为扣扣怎么跟网易云通信嘛，对吧。

所以我们安装在win上的各个软件只负责自己的问题，不会跟其他的软件有过多的交流。

哈哈，所以我有了一个大胆的想法，让我的电脑同时登录3个扣扣，那么这三个扣扣总该可以相互发消息了吧，没错，这就是我想要讲的东西，我只在我的电脑上安装三个软件 也就是3个扣扣软件，他们肯定是可以相互交流的。因为他们是同一类软件。

是的，ROS也是这么干的，在ROS上也安装了向扣扣这样的可执行程序，只不过在ROS中换了个说法，可执行程序叫做节点，这应该不拿理解吧。要记住在ROS上安装了许许多多的软件哦，也就是许许多多的可执行程序，也就是许许多多的节点，如果你现在理解了节点是什么了，那么恭喜你，已经迈出了一小步了，你说巧不巧，安装在ROS上的这些程序，它还可以相互通信，也就是相互交流，哈哈。

好了，理解到这一步呢就理解了节点是个什么东西了。

下面又开始了一个新的例子，我们的手机上有一个扣扣，我们需要和其他人聊天对吧，那么你知道你要和别人聊天需要先做什么么，你肯定说，登录账号加好友啊，不对的，首先要做的就是把腾讯的服务器打开，不然你登录不上去的，也就是说，腾讯的服务器不打开，你是登录不上扣扣的，只不过这一步不是我们 *** 作的，人家的服务器他已经给我门打开了，然后我们再登录扣扣，想一下，我们在登录的时候，做了什么，对吧，大家都知道，我们也就是输入账号密码就可以登录了吧对吧，这个过程呢就是向腾讯的服务器注册自己的信息，告诉腾讯服务器，我上线了，然后腾讯服务器就把你加入到注册表中，里面包含了你的一些信息，你想要和别人连天，那么别人是不是也要跟你一样，也要先登录，过程和你的一样，所以这个时候，腾讯服务器那边是已经有了你和你想要聊天的对象的一些信息的，比如ip地址之类的东西，这样，你想发消息给你的朋友（后面再填坑）

类比一下 服务器 就相当于ROS里面的ros master

只不过这个rosmaster需要我们自己开启而已。

事实上，ros并不是一个 *** 作系统，他并不能直接运行在硬件之上，只不过他把硬件做了一个给 *** 作系统的接口  和网易云一样   网易云大不了就使用一个喇叭呗，只不过ros使用了太多的硬件，比如激光雷达，相机，编码器，imu等等。

因此ROS本身也就是一个软件，和qq一样，运行在 *** 作系统之上，所不同的是，在ROS上又可以安装许许多多的同类软件，这些安装在ROS上的程序(节点)之间可以按照ROS所规定的通讯机制进行相互交流通讯。比如激光雷达节点（程序）通过ROS提供的接口，让 *** 作系统把激光数据传上来，交给建图所需要的Gmapping节点使用，然后Gmaping节点把所构建的地图给move_base节点使用，move_base节点的输入是一个速度和角度的命令，先由move_base下发给ros，然后ros下发给 *** 作系统，然后 *** 作系统调用硬件，在这里是电机，让电机按照ROS下发的速度的角速度进行运动

大家应该会有一点点理解了吧

总结下  就是ros是一个类似于win上的一个软件，但是这个软件上又安装了很多软件，在ros上安装的这些软件可以相互通信，然后可以借助ROS,去调用 *** 作系统去调用硬件。

这就是为什么我们每次想要聊天的时候，需要先打开qq这个软件，也就是我们想要用ROS的时候，先运行roscore这个命令打开ROS了吧

接下来是 

ros中的通讯方式

ros中的一些工具

ros中的一些已经有了的功能包（算法）

慢慢写，不着急

1个。

一个ros节点相当于一个cpp文件，运行之后产生一个类似于exe的可执行文件。

ROS是一个分布式的进程，也就是节点框架，一个节点即为一个可执行文件，它可以通过ROS与其它节点进行通信，

1 先建立工作空间~/catkin_ws

2 在工作空间~/catkin_ws下创建包pkg目录second

好处是通过创建包自动生成packagexml和CMakeListstxt

3 在second目录下创建hellocpp源代码文件

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

eagle:~/catkin_ws$ cd src

eagle:~/catkin_ws/src$ tree second/

second/

├── CMakeListstxt

├── packagexml

└── src

└── hellocpp

1 directory, 3 files

4 编写hellocpp文件

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

#include <ros/rosh>

int main(int argc, char argv) {

ros::init(argc, argv, "helloros1234444");

ros::NodeHandle n;

ROS_INFO("Hello, ROS!");

ros::spinOnce();

}

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

5 修改编译makefile文件 CMakeListstxt

～～～～～～～～～～～～～～～～～～

cmake_minimum_required(VERSION 283)

project(simple_examples)

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp)

catkin_package()

include_directories(include $catkin_INCLUDE_DIRS)

add_executable(hello hellocpp)

target_link_libraries(hello ${catkin_LIBRARIES})

～～～～～～～～～～～～～～～～～～

6 回到~/catkin_ws编译程序

liao@liao-eagle:~/catkin_ws$ catkin_make

Base path: /home/liao/catkin_ws

Source space: /home/liao/catkin_ws/src

Build space: /home/liao/catkin_ws/build

Devel space: /home/liao/catkin_ws/devel

Install space: /home/liao/catkin_ws/install

####

#### Running command: "make cmake_check_build_system" in "/home/liao/catkin_ws/build"

####

####

#### Running command: "make -j2 -l2" in "/home/liao/catkin_ws/build"

####

Scanning dependencies of target hello

[100%] Building CXX object second/CMakeFiles/hellodir/src/hellocppo

Linking CXX executable /home/liao/catkin_ws/devel/lib/second/hello

[100%] Built target hello

liao@liao-eagle:~/catkin_ws$

7 测试c++程序

71一个终端里运行roscore

72 另外一个终端里运行 rosrun second hello

liao@liao-eagle:~/catkin_ws$ rosrun second hello

[ INFO] [1442208641400826666]: Hello, ROS!

liao@liao-eagle:~/catkin_ws$ rospack find second

/home/liao/catkin_ws/src/second

liao@liao-eagle:~/catkin_ws$

望采纳

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