rosserial_arduino學習筆記14《NodeHandle和ArduinoHardware的高階配置》
rosserial_arduino軟體包對於使用者是為了work out-of-box ，但使用者可能需要更改ros.h和ArduinoHardware.h以更好地適應他們的需要。在本教程中，我們將更改兩個檔案以演示一些高階設定。
1 條件
1.1 硬體
-
FTDI分線板或類似的UART到USB轉換器
- 兩個裝置的USB電纜
- 一些跳線連線兩個裝置
1.2 目標
1.2 釋出者/訂閱者數量和輸入/輸出緩衝區
Arduino Mega有8 kB的SRAM，遠遠超過大多數其他Arduino板（Uno有2 kB，Leonardo有2.5 kB）。這使我們能夠擁有更多的釋出者/訂閱者並使用更大的訊息。雖然我們可能永遠不需要為Arduino Mega change those numbers，因為預設值足夠大，但對於SRAM有限的小型主機板，我們需要減少記憶體使用量。
1.2.2 更改串列埠
Arduino Mega總共有4個串列埠：
|
物件名稱 |
RX Pin |
TX Pin |
|
Serial |
0 |
1 |
|
SERIAL1 |
19 |
18 |
|
Serial2 |
17 |
16 |
|
Serial3 |
15 |
14 |
通常，我們使用Serial與Arduino Mega進行通訊，Serial連線到UART到USB橋接器，並顯示為我們在計算機上看到的埠。但是對於本教程，我們將使用Serial1。由於Serial1無法直接與計算機通訊，因此我們使用UART轉USB橋（FTDI分線板）。
1.2.3 改變Baudate
預設情況下，rosserial使用57600作為通訊的波特率。這個速率不是Arduino可以達到的最大速率，當有大量資訊需要傳送回ROS時，波特率可能成為瓶頸。
工作在16 Mhz的Arduino Mega可以通過高達每秒2M位（bps）的波特率進行通訊，其他板（如
在本教程中，我們將波特率從57.6 Kbps更改為500 Kbps。
2 程式
我們將為此示例提供3個原始檔。main sketch，ros.h和ArduinoHardware.h。因為我們的許多變化都在幕後並且不影響我們如何使用rosserial，所以使用hello world sketch能夠進行最少的修改。原始的ros.h和ArduinoHardware.h可以在rosocrial_arduino包的src / ros_lib /中找到，也可以在Arduino庫中生成的ros_lib中找到。您可以直接修改它們以達到相同的效果，但建議將它們新增到sketch資料夾中，以便每個sketch進行更改並持續重新生成ros_lib。
2.1 Main Sketch
我們將首先建立一個新草圖並將以下程式碼複製到它：
/*
* rosserial Publisher Example
* Prints "hello world!"
*/
#include "ros.h"
#include <std_msgs/String.h>
ros::NodeHandle nh;
std_msgs::String str_msg;
ros::Publisher chatter("chatter", &str_msg);
char hello[13] = "hello world!";
void setup()
{
nh.initNode();
nh.advertise(chatter);
}
void loop()
{
str_msg.data = hello;
chatter.publish( &str_msg );
nh.spinOnce();
delay(1000);
}
2.2 ros.h
ros.h是對NodeHandle定義，我們將通過單擊Serial Monitor下面的向下箭頭圖示在Arduino中建立一個新選項卡，將其命名為ros.h，並將以下內容複製到它：
#ifndef _ROS_H_
#define _ROS_H_
#include "ros/node_handle.h"
#include "ArduinoHardware.h"
namespace ros
{
// default is 25, 25, 512, 512
typedef NodeHandle_<ArduinoHardware, 10, 15, 128, 256> NodeHandle;
// This is legal too and will use the default 25, 25, 512, 512
//typedef NodeHandle_<ArduinoHardware> NodeHandle;
}
#endif
2.3 ArduinoHardware.h
ArduinoHardware.h，是Arduino平臺的硬體定義，與ros.h類似，我們將建立一個名為ArduinoHardware.h的新選項卡，並將以下程式碼複製到其中：
#ifndef ROS_ARDUINO_HARDWARE_H_
#define ROS_ARDUINO_HARDWARE_H_
#if ARDUINO>=100
#include <Arduino.h>
#else
#include <WProgram.h>
#endif
#include <HardwareSerial.h>
#define SERIAL_CLASS HardwareSerial
class ArduinoHardware
{
public:
ArduinoHardware()
{
iostream = &Serial1;
baud_ = 500000;
}
void setBaud(long baud)
{
this->baud_= baud;
}
int getBaud()
{
return baud_;
}
void init()
{
iostream->begin(baud_);
}
int read()
{
return iostream->read();
};
void write(uint8_t* data, int length)
{
for(int i=0; i<length; i++)
{
iostream->write(data[i]);
}
}
unsigned long time()
{
return millis();
}
protected:
SERIAL_CLASS* iostream;
long baud_;
};
#endif
3 程式解釋
3.1 Main Sketch
#include "ros.h" #include <std_msgs/String.h>
我們發現它的主草圖唯一的區別是如何包括ros.h，括號<ros.h>在原來的Hello World是由引號替換“ros.h”。這告訴編譯器在本地路徑中查詢檔案，然後在其他庫中搜索它。其他一切都與你好世界的例子相同。
3.2 ros.h
// default is 25, 25, 512, 512 typedef NodeHandle_<ArduinoHardware, 10, 15, 128, 256> NodeHandle;
這使我們的NodeHandle有10個Publishers，15個Subscriber，128個位元組用於輸入緩衝區，256個位元組用於輸出緩衝區。
3.3 ArduinoHardware.h
#include <HardwareSerial.h> #define SERIAL_CLASS HardwareSerial
這裡我們包括與之通訊的序列物件的標頭。序列物件類必須擁有read（），write（）和begin（baudrate）成員函式等實現。Serial和Serial1都是HardwareSerial物件。
ArduinoHardware()
{
iostream = &Serial1;
baud_ = 500000;
}
在這裡，我們為ArduinoHardware建立預設建構函式，並將我們使用的串列埠設定為Serial1，並將波特率設定為500 kbps。
4 編譯並上傳程式碼
程式碼是像往常一樣編譯和上傳的。 編譯後，您將能夠看到這樣的程式碼訊息
Sketch uses 9,552 bytes (3%) of program storage space. Maximum is 253,952 bytes. Global variables use 1,130 bytes (13%) of dynamic memory, leaving 7,062 bytes for local variables. Maximum is 8,192 bytes.
通過改變緩衝區大小和釋出者/訂閱者數量，動態記憶體使用量也將發生變化。
5 執行程式碼
我們現在將使用Serial1與ROS進行通訊。斷開USB電纜與Arduino的連線，將FTDI分線板連線到Arduino Mega，如下所示：
FTDI Arduino Mega VCC -> 5V TXO -> Pin 19 RXI -> Pin 18 GND -> GND
使用USB電纜將FTDI分線板連線到計算機。
現在，在新的終端視窗中啟動roscore：
roscore
接下來，執行rosserial客戶端應用程式，將Arduino訊息轉發給ROS的其餘部分。確保使用正確的串列埠：
rosrun rosserial_python serial_node.py _port:=/dev/ttyUSB0 _baud:=500000
最後，通過啟動新的終端視窗並輸入以下內容，觀看來自Arduino的問候：
rostopic echo chatter
6 附加功能
ros.h和ArduinoHardware.h許可證。
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