【摘要】环境基本配置完善后，进行开发环境的搭建，使用Clion进行代码和ROS相关的开发。本篇主要回顾和总结ROS的相关基础操作，以及使用Clion配置ROS工作空间进行开发的相关整理。

一、ROS工作空间和功能包

1. 在创建新的ROS代码前，必须先建立一个目录（ROS工作区），且必须要有src子目录mkdir -p ros_ws/src
2. 设置环境变量，让操作系统知道工作区的位置source ros_ws/devel/setup.bash
3. 编译工作空间，将会自动在src中生成CmakeList.txt文件
4. package是ROS中的一个概念，按代码逻辑分组（如关节控制、规划、建图、感知），在src目录下执行
   catkin_create_pkg xxx roscpp rospy std_msgs
   xxx为package的名称，后面的参数依赖项。功能包的名字不可重复！
5. 此时xxx目录下会存在package.xml，Cmakelist和src及include目录
6. package.xml会重新组织package，其中可以命名、列出依赖项，其中的注释说明了如何编辑。<name>xxx</name>应该与package名字一致（注意引用其他人的源码时修改），其中包含四种依赖项，首先唯一需要依赖的构建工具为catkin，即：<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>，<build_depend>......</build_depend>表示构建的依赖项，<exe_depend>......</exe_depend>表示运行时的依赖项，此时已经包括roscpp，rospy，std_msgs，其他的依赖可以仿照写
7. roscd pkg_name可以直接进入某个package的目录下
8. ROS依赖Linux中正确的环境变量设置，否则无法编译和运行，打开新终端时，环境将被重置，因此除非将环境变量设置于/home目录下的隐藏文件.bashrc中，否则所有操作需要在同一个终端进行。

二、 使用Clion开发编译

1. 打开新的终端，首先配置环境变量source ros_ws/devel/setup.bash
2. 在同一个终端，从源启动clionsh /opt/clion-xxx/bin/clion.sh
3. 打开位于package下的CmakeList.txt，作为项目打开
4. 在src目录下，添加源文件，如main.cpp
5. 修改CmakeList.txt，主要有两处，然后reload

add_executable(my_package src/my_package.cpp)
target_link_libraries(my_package ${catkin_LIBRARIES})

三、创建ROS节点（以最小发布器为例）

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/Float64.h>

int main(int argc, char **argv)
{
        ros::init(argc, argv, "minimal_publisher");                            // 节点名
        ros::NodeHandle n;                                                    // nodehandle可以建立节点间的通信

		//实例化发布器对象，向名为topic1的话题进行发布消息
        ros::Publisher my_publisher_object = n.advertise<std_msg::Float64> ("topic1", 1);       

		// 实例化消息
        std_msgs::Float64 input_float;                                        

        input_float.data = 0.0;

		// 此循环只有当关闭roscore时才会停止
        while (ros::ok())                                                     
        {
                input_float.data += 0.001;
                my_publisher_object.publish(input_float);
        }

}

1. 编译后首先打开roscore，然后另外开启命令行rosrun package_name minial_publisher
2. rostopic list显示当前的话题；
3. rostopic hz topic_name显示当前发布器向话题发布消息的频率；
   • 在机器人系统内，通常合理的发布频率是1KHZ
   • 假设while内部执行需要0.00001秒，则设置为1KHz会在程序运行后再等待1/1KHz的时间，从而控制时间

ros::Rate naptime(1);	// 实例化一个1Hz的等待对象
while (ros::ok())
{
    ...
    naptime.sleep();		//将节点挂起1Hz
}

5. rostopic bw topic_name显示当前发布器消耗了多少可用的通信带宽；
6. rostopic info topic_name显示话题的信息

四、创建ROS节点（以最小订阅器为例）

#include <ros/ros.h>
#include <std_msgs/Float64>

//接受消息类型指针参数，话题中已发布的数据会通过引用传回message_holder中
void myCallback(const std_msgs::Float64& message_holder)        
{ 
		//C风格的命令行信息输出
        ROS_INFO("received value is: %f", message_holder.data); 

		//C++风格的命令行信息输出
        ROS_INFO_STREAM("received value is " << message_holder.data << std::endl);      
}

int main(int argc, char **argv)
{ 
        ros::init(argc, argc, "minimal_subscriber");
        ros::NodeHandle n;

    	// 订阅topic1话题，一旦所订阅的话题有了新的数据，会唤醒进入callback
        ros::Subscriber my_subscriber_object = n.advertise("topic1", 1, myCallback);

        ros::spin();    //将主程序挂起，为回调函数的响应提供时间

        return 0;
}

五、使用launch自动启动多个节点

1. 通常，launch文件的名字与程序包相同，通常位于程序包内以launch命名的子目录；
2. 不必启动roscore

<launch>
<node name="publisher" pkg="my_minimal_nodes" type="my_minimal_publisher"/>
<node name="subscriber" pkg="my_minimal_nodes" type="my_minimal_subscriber"/>
</launch>

3. 直接使用roslaunch package_name xxx.launch即可启动

六、自定义ROS消息

1. ROS消息基于14个基本消息（内置类型），可以构造更为复杂的消息，std_msgs定义了32种消息类型，非基本消息类型也可以被包含以形成更复杂的消息类型
2. 内置了一个特殊类型Header，其中包含时间戳、帧号，大多数消息的第一行就会包含Header
3. 在package文件夹下新建msg目录，并创建xxx.msg文件，假设为：

string first_name
string last_name
uint8 age
uint32 score

4. 将msg文件转换为C++、python等的源代码，在package.xml中修改/添加/取消注释

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

5. 将message_generation依赖项添加到CmakeList中的find_package；将message_runtime添加到运行依赖；取消注释add_message_files并将xxx.msg添加进消息列表；取消注释generate_message以在编译时运行generate_message

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
   roscpp
   rospy
   std_msgs
   message_generation
)
**************************************************

catkin_package(
  ...
  CATKIN_DEPENDS message_runtime ...
  ...)
**************************************************

add_message_files(
  FILES
  xxx.msg
)
**************************************************

generate_messages(
  DEPENDENCIES
  std_msgs
)

6. 编译后，将会生成C++头文件，位于ros_ws/deve/include/package_name/xxx.h，以便于在源文件中直接使用