软件包大赏 | RT-Thread机器人操作系统（ROS）软件包 rosserial

我叫吴晗，现在是华中科技大学能源学院研究生，专业是工程热物理，今年6月份就要毕业了。虽然我的专业工程热物理看起来好像和 RT-Thread 物联网操作系统、ROS机器人操作系统并没有太大联系，但是在这个学科交叉、专业融合的时代，我觉得专业只会给一个人带来更多的自由，而不是束缚。

最早接触 RT-Thread应该是在半年前，终于考完 GRE 决定好好放松一下，刚好看见 “2018 RT-Thread 物联网开发者沙龙（武汉站）”，就打算趁着周末过去学习体验一下。其实之前我用 buildroot 在 荔枝派nano 上构建 linux 根文件系统的时候，就在官方文档上看到过 RT-Thread 的支持，不过当时 RT-Thread 还没给我留下太深的印象。在周末的分享会上，用官方提供的 env 工具 很方便地就在 STM32 Cortex-M3 上配置好了 RTT 内核，还可以选择各种已经移植好的软件包，RT-Thread一下就吸引了我。用 env 配置 RTT 内核和软件包，给我一种用 buildroot 配置 linux 内核和软件包的感觉，非常轻松愉悦。

在分享会最后的提问环节上，有人提到 RT-Thread 对显示屏 UI 的支持还不算太好，而我刚好在那之前把单色液晶屏驱动库 u8g2 移植到了 arm linux 上，于是分享会回来之后就把 u8g2 移植到了 RT-Thread  上，这样 RT-Thread 就可以使用几十种单色屏了，这也是我第一次给 RT-Thread 移植软件包，虽然有很多不足，但是为我之后移植 rosserial 提供了不少经验，今天要介绍的就是上周移植的机器人操作系统（ROS）软件包 rosserial。

想到把 roserial 移植到 RT-Thread 是因为 RTT 支持的处理器非常多，这样只要把 rosserial 移植到了 RT-Thread 上，那么很多 MCU 就都能作为 ROS 机器人的节点了。这样说不定以后机器人就分为2个部分 ROS + RT-Thread 了：大量的计算用高性能主节点用 Ubuntu 跑 ROS，外设节点用 RT-Thread 采集传感器数据，感觉这样搭配还是挺不错的 ~

rosserial 介绍

1. 简介

ROS (Robots Operating System) 在机器人领域应当是用得相当广了，最早是斯坦福大学的一个软件框架，现在不管是工业机器人，还是娱乐用的机器人都运行着ROS。

一个机器人通常有很多个部件、传感器，为了保证机器人不会因为某一个传感器故障，导致整个系统瘫痪，所以采用了分布式的节点，利用不同节点之间的通讯收集传感器数据和控制指令，当中一个通讯协议就是 rosserial。

有了 rosserial 之后，就可以用一个比较强劲的处理器像 x64，ARM 来进行大量计算，像SLAM、图像识别等，而用一些计算性能不是那么强的 MCU 如 AVR，STM32 M0/M3 来和外设通讯，采集传感器数据，这样整个机器人系统的节点都是可以热插拔替换的，稳定性就很强了。

2. Ubuntu 安装并启动 ROS

安装过程可以参照 ROS 的官网，现在官方支持最好的还是 Debian 系列，下面以 Ubuntu 安装 ROS Melodic 为例：

2.1 安装依赖：

1sudo apt install python-rosinstall python-rosinstall-generator python-wstool build-essential


2.2 安装 ROS

1sudo sh -c 'echo 'deb http://packages./ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main' > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
2sudo apt-key adv --keyserver hkp://ha.pool.sks-keyservers.net:80 --recv-key 421C365BD9FF1F717815A3895523BAEEB01FA116
3sudo apt update
4sudo apt install ros-melodic-desktop-full

2.3 ROS 初始化：

1sudo rosdep init
2rosdep update
3echo 'source /opt/ros/melodic/setup.bash' >> ~/.bashrc
4source ~/.bashrc


2.4 启动 ROS

1roscore

3. RT-Thread 使用 rosserial

使用 rosserial 需要在 RT-Thread 的包管理器中选择它，通信方式可以选择TCP/UART，具体路径如下：

1RT-Thread online packages
2  peripheral libraries and drivers --->
3    [*] rosserial: a protocol for Robots Operating System (ROS)
4        Device type (UART)  --->
5        (uart2) serial device name
6        roserial examples  --->
7          [*] Hello World  : hello world example using UART


如果使用 TCP 当然要先确保 rt-thread 有网卡设备，并获取到 IP 地址，例如：

• enc28j60 + lwip

• ESP8266 + AT Client

同时需要确认 BSD Socket API 支持是打开的：

1RT-Thread Components  --->
2    Network  --->
3        Socket abstraction layer  --->
4        -*- Enable socket abstraction layer

然后就可以生成项目编译上传了

1pkgs --update
2scons --target=mdk5 -s


4. 建立 ROS 与 RTT 的连接

4.1 Ubuntu 启用 rosserial

首先需要在 Ubuntu 上启用 rosserial：

如果使用的串口：

1rosrun rosserial_python serial_node.py /dev/ttyUSB0

如果使用的 TCP：

1rosrun rosserial_python serial_node.py tcp


4.2 订阅话题

当 ubuntu 和  rt-thread 用串口或者TCP连接上之后，就可以收到发来的消息了，以 hello world 为例：

1$ rostopic echo /chatter
2
3data: hello world
4---
5data: hello world
6---
7data: hello world
8---

当然，rosserial 还提供了其他各种传感器的数据包格式，这也是使用 ROS 的好处之一了。

相关链接（因微信无法插入外部链接，请将以下链接复制至外部浏览器打开）

• 项目主页:

  https://github.com/wuhanstudio/rt-rosserial

• 原始项目:

  https://github.com/ros-drivers/rosserial