【机器人】ROS2 自定义消息协议设计(msg)与话题观测指南(topic)

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在实际开发中，我们通常要定义出自己的数据类型，因为我们的原始数据跟ROS的数据类型大多都不匹配，所以我们需要自定义数据类型，同时接入ROS中。本文将完整、详细地讲解在ROS2 Humble版本中，如何从零创建自定义消息、配置编译环境。

ROS1版本自定义消息可以看这篇文章 地址

🤠 创建消息类型源文件msg

首先你应该有一个ROS的标准功能包，如果没有的话可以使用 ros2 pkg create 创建，然后在该目录下创建一个 msg文件夹

ROS2 消息支持的常用基本数据类型包括：

• bool：布尔类型（true/false）
• int8、uint8、int16、uint16、int32、uint32、int64、uint64：整数类型
• float32、float64：浮点数类型
• string：字符串类型
• 数组类型：type[] 表示动态长度数组
  当然也可以添加ros标准数据类型，用了其他消息必须在cmakelist.txt中写 DEPENDENCIES

然后就可以创建以 .msg为后缀的消息类型了，就拿 **RawSpeed.msg**这个文件来说，我创建了三个float32的数据

消息文件必须以大写字母开头，不能用下划线开头，驼峰命名法

• 正确：ImuData.msg

• 错误：imu_data.msg、_Imu.msg

  float32 speed_vx
  float32 speed_vy
  float32 speed_vz

或者 RawLidar.msg 中

int32 sec             # 时间戳 秒
uint32 nanosec        # 时间戳 纳秒
float32[] distance       # 360个点的距离值 单位：m
float32[] intensity      # 360个点的强度值

紧接着创建RawImu.msg RawMag.msg ,以上就是我们的自定义的四个数据类型了

🔥 配置CMakeLists.txt

配置CMakeLists.txt文件是生成自定义消息头文件的必经之路，关系到我们能否在项目中使用它

添加以下内容

set(msg_files
	msg/RawImu.msg
	msg/RawLidar.msg
	msg/RawSpeed.msg
	msg/RawMag.msg
)

这个表示的使用Cmake的 set命令，将我们编写的 msg文件存储到 msg_files变量中

rosidl_generate_interfaces(${PROJECT_NAME}
${msg_files}
DEPENDENCIES
)

在 ROS2 中，是用来编译你自定义的 .msg / .srv / .action 接口文件，由于我们的msg文件中没有添加ROS2标准数据类型，所以不用写依赖。

rosidl_get_typesupport_target(cpp_typesupport_target ${PROJECT_NAME} "rosidl_typesupport_cpp")
target_link_libraries(udptoros_node
    ${cpp_typesupport_target}
)

找到当前包编译出来的 自定义消息 C++ 类型支持库 ，并把它赋值给变量 ${cpp_typesupport_target}；把自定义消息库链接到节点 ，让 C++ 代码可以 #include 并使用你自己写的 .msg

udptoros_node 换成你的可执行文件名

🥊 配置package.xml

添加以下命令即可

  <member_of_group>rosidl_interface_packages</member_of_group>
  <depend>rosidl_default_generators</depend>

• 告诉ROS2编译系统，当前包是一个"接口包"，需要生成消息/服务代码
• 告诉ROS2编译系统，声明依赖ROS2默认的消息生成工具，确保编译时能调用 rosidl 相关工具

配置完这两个文件后就可以执行 colcon build 编译了

编译成功后，可以在install目录下找到

🚅 在本包或者其他包中使用自定义消息类型

在本包文件中直接包含即可

#include "looraysbot_udptoros/msg/raw_imu.hpp"
#include "looraysbot_udptoros/msg/raw_lidar.hpp"
#include "looraysbot_udptoros/msg/raw_mag.hpp"
#include "looraysbot_udptoros/msg/raw_speed.hpp"

如果说有红色波浪线报includepath错误，通常是c/c++插件找不到头文件路径

解决方法是在c_cpp_properties.json文件中添加

"${workspaceFolder}/src/looraysbot_udptoros/include",
"${workspaceFolder}/install/looraysbot_udptoros/include/**",

在其他包中使用时需要在 package.xml 中添加依赖项

  <depend>looraysbot_udptoros </depend>

表示该包编译时依赖 looraysbot_udptoros 包，需要先编译该包，looraysbot_udptoros就是你自定义消息的那个功能包

💙 使用ros2 topic命令查看消息

• ros2 topic list 列出所有话题

参数

ros2 topic list [-h] [--spin-time N] [-s] [--no-daemon]
[-t] [-c] [--include-hidden-topics] [-v]

参数	简写	说明
-h	--help	帮助
--spin-time N	---	发现等待秒数（默认 0.3）
-s	--use-sim-time	使用仿真时间
--no-daemon	---	不使用后台守护进程
-t	--show-types	显示消息类型（最常用）ROS
-c	--count-topics	只显示数量
--include-hidden-topics	---	显示隐藏话题
-v	--verbose	详细信息（发布 / 订阅数）

常用

ros2 topic list -t
ros2 topic list -c
ros2 topic list -v

• ros2 topic echo 打印话题内容

ros2 topic echo [-h] [--spin-time N] [-s] [--no-daemon]
[--no-arr] [--no-delimit] [--truncate-length N]
[--filter EXPR]
<topic_name> [msg_type]

参数	说明
--no-arr	不展开数组（紧凑显示）
--no-delimit	不打印分隔线
--truncate-length N	字符串截断长度
--filter EXPR	Python 表达式过滤消息（高级）
<topic_name>	话题名（必填）
[msg_type]	消息类型（可省略自动识别）

常用

ros2 topic echo /cmd_vel --no-arr
ros2 topic echo /cmd_vel --filter "msg.angular.x > 0.5"

• ros2 topic pub 命令行发布消息

参数

ros2 topic pub [-h] [--spin-time N] [-s] [--no-daemon]
[-1] [--keep-last N] [-q {sf,rf}]
[--qos-profile PROFILE]
[--rate HZ] [--wait-matching-subscriptions N]
<topic_name> <msg_type> <yaml_content>

参数	说明
-1	只发 1 次（默认循环发）
--rate HZ	发布频率（Hz）
--keep-last N	队列深度
-q {sf,rf}	QoS：sf= 服务端 /rf= 客户端
--qos-profile	system/default/services/parameters/sensor_data
--wait-matching-subscriptions N	等待 N 个订阅者再发

常用

一次性发布字符串
ros2 topic pub -1 /chatter std_msgs/String "data: 'Hello'"

10Hz 发布速度指令
ros2 topic pub --rate 10 /cmd_vel geometry_msgs/Twist "{linear: {x: 0.5}}"

• ros2 topic info 查看话题元信息

参数

ros2 topic info [-h] [--spin-time N] [-s] [--no-daemon] [-v]
<topic_name>

常用

-v：显示完整 QoS、端点、类型、GID

ros2 topic info /cmd_vel -v

• ros2 topic hz测量发布频率