由浅到深理解ROS（2）

ROS文件系统

用户可以直接参看官网：http://wiki.ros.org/ROS/Tutorials/NavigatingTheFilesystem

ROS文件系统中的两个最基本的概念：Package和Manifest，即包和清单文件。

（1）Package是组织ROS代码的最基本单位，每一个Package都可以包括库文件，可执行文件，脚本及其它的一些文件。

（2）Manifest文件是对Package的相关信息的一个描述。他提供了Package之间的依赖性，以及一个包的元信息，比如版本、维护着和许可证等信息。

catkin 编译构建系统的功能包 ——编译产生的可执行文件并未存放在功能包目录下，而是存放在一个单独的标准化目录层次结构中。对于使用 apt-get 安装的功能包，其所在根目录为/opt/ros/indigo。可执行文件存储在这个根目录下的 lib 子目录里。同样，在自动生成的头文件存储在 include 子目录下。当有需要时，ROS通过搜索 CMAKE_PREFIX_PATH 环境变量列出的目录，这个环境变量由 setup.bash 自动设置。

注意：你有可能在一些文档中看到功能包集（ stack）的概念。功能包集是紧密相关的功能包的集合。从ROS的 groovy版本开始，功能包集的概念被逐步淘汰，取而代之的是元功能包（ metapackages），元功能包像其他功能包一样有功能包清单，但其目录下没有其他的功能包，而功能包集则将其包含的功能包存放在其目录下。

 

节点管理器（The Master）

ROS 的一个基本目标是使机器人的很多节点node（可执行文件，几乎相对独立的小程序）能够同时运行。为此，这些节点必须能够彼此通信。ROS 中实现通信的关键部分就是ROS 节点管理器。要启动节点管理器，使用如下命令：roscore  。节点管理器应该在使用 ROS 的全部时间内持续运行。一个合理的工作流程是在一个终端启动roscore，然后打开其他终端运行其他程序。当结束时可以通过在 roscore 终端键入Ctrl-C 停止节点管理器。如果roscore 被终止，当前运行的其他节点将无法建立新的连接，即使 稍后重启 roscore 也无济于事。

roslaunch 是个启动文件，其目的是一次性启动多个节点。每一个启动文件都应该和一个特定的功能包关联起来。通常的命名方案是以.launch 作为启动文件的后缀。这是一个自适应工具，如果启动多节点时没有节点管理器运行，它会自动启动节点管理器；如果已经有一个节点 管理器在运行，则会使用已有的。rosrun 一次只能启动 一个节点，而 roslaunch 可以同时启动多个节点。一般launch文件会放在功能包的根目录中。

以后会专门讲一下roslaunch  http://www.cnblogs.com/zjiaxing/p/5542614.html

 

节点（Nodes）

一旦启动roscore后，便可以运行ROS程序了。 ROS程序的运行实例被称为节点（node） ,例如 rosrun turtlesim turtlesim_node  这个节点是可执行文件 turtlesim_node 的实例化，负责创建 turtlesim窗口和模拟海龟的运动。可以看出rosrun 命令有两个参数，其中第一个参数是功能包的名称，第二个参数是该软件包中的可执行文件的名称。还要注意的是通过节点管理器注册成为 ROS 节点发生在程序的内部，而不是通过 rosrun 命令。

启动roscore后运行rosnode list 可以看到出现节点/ rosout  。rosout 节点是一个特殊的节点，通过 roscore 自动启动。其作用有点类似于控制台程序中使用的标准输出（即 std：：cout）。

/rosout也是话题，所有的节点发布都向话题/rosout 发布消息，该话题由同名的 /rosout 节点订阅。这个话题的作用是用来生成各个节点的文本日志消息。在某些地方/rosout 既指节点又指话题。但 ROS 并不会这种重复的名字而混淆，因为 ROS 会根据上下文来推测我们讨论的是/rosout节点,还是/rosout话题。

举个例子来说明也许会更好,这个例子将在话题和消息里说明。

 

读者还要注意的是rosrun 命令中可执行文件的名称与节点名称并不一定相同。节点名称是在代码中命名的例如ros::init (argc, argv, "odom");而可执行文件名称是在CMakeLists.txt中命名的。但可以使用 rosrun 命令显式设置节点的名称，语法如下：rosrun package-name executable-name _ _name:=node-name 这种方法将使用 node-name 参数给出的名称覆盖节点的默认名。因为 ROS 中要求每个节点有不同的名称，因此该方法很重要尤其是移植程序中。

 

话题和消息

ROS节点之间进行通信所利用的最重要的机制就是消息传递。在ROS中，消息有组织地存放在话题里。消息传递的理念是：当一个节点想要分享信息时，它就会发布(publish)消息到对应的一个或者多个话题；当一个节点想要接收信息时，它就会订阅(subscribe)它所需要的一个或者多个话题。ROS节点管理器负责确保发布节点和订阅节点能找到对方；而且消息是直接地从发布节点传递到订阅节点，中间并不经过节点管理器转交。

查看节点构成的计算图：先介绍个工具rqt_graph，要查看节点之间的连接关系，恐怕将其表示为图形是最便于查看的。在ROS 系统中查看节点之间的发布-订阅关系的最简单方式就是在终端输入如下令：rqt_graph。r 代表ROS，qt 指的是用来实现这个可视化程序的Qt 图形界面（GUI）工具包。

在该图中，椭圆形表示节点，有向边表示其两端节点间的发布-订阅关系。该计算图告诉们，/teleop_turtle节点向话题/turtle1/cmd_vel发布消，而/turtlesim 节点订阅了这些消息(“cmd_vel”是“command velocity”的缩写)。但是其中省略了调试节点，包括 rosout 节点，这是因为在默认情况下，rqt_graph 隐藏了其认为只在调试过程中使用的节点。你可以通过取消“Hide debug”选项来禁止这个特性，下图是完整的：

 

请注意 rqt_graph 本身就是一个节点。所有的节点发布都向话题/rosout 发布消息，该话题由同名的 /rosout 节点订阅。正如之前讲过的，这个话题的作用是用来生成各个节点的文本日志消息，此处的名称/rosout 既指节点又指话题。但 ROS 并不会因这种重复的名字而混淆，因为 ROS 会根据上下文来推测我们讨论是/rosout 节点还是/rosout 话题。

与ROS服务不同，ROS 节点通常设计成了只管发布它们有用的信息，而不需要担心是否有其他节点来订阅
这些消息。这样有助于减少各个节点之间的耦合度。