ROS操作系統(tǒng)學(xué)習(xí)筆記1

入門脈絡(luò)主要由幾個(gè)部分組成，包括：ros簡(jiǎn)介、ros文件系統(tǒng)、ros通信架構(gòu)、常用工具、roscpp和rospy。

這篇文章先寫ros簡(jiǎn)介、ros文件系統(tǒng)，預(yù)計(jì)后天更新ros通信架構(gòu)，后續(xù)后出一版本完整版本文章。

ROS簡(jiǎn)介

機(jī)器人操作系統(tǒng)（Robot operating system ,ROS）是一個(gè)應(yīng)用于機(jī)器人上的基礎(chǔ)框架，它把原本松散的零部件耦合在一起，提供通信的架構(gòu)，近似上ROS是一個(gè)中間件。

ros上手簡(jiǎn)單適合研究，但是商用缺點(diǎn)明顯。主要是實(shí)時(shí)通信性能有限，系統(tǒng)穩(wěn)定差。

ROS誤解

ROS不是一門編程語言，主要代碼由C++編寫，客戶端可以使用python\\java等多種語言編寫

ROS不僅僅是一個(gè)函數(shù)庫，除了客戶端庫，還包含中心服務(wù)器.

ROS文件系統(tǒng)

認(rèn)識(shí)ROS首先要知道ROS工程的組織架構(gòu)，了解各個(gè)文件的功能和作用，才能高效的開發(fā)和編程。

這里面包含catkin編譯系統(tǒng)，catkin工作空間結(jié)構(gòu)，package軟件包結(jié)構(gòu)，重要的cmakelists.txt、package.xml文件內(nèi)容。

• catkin編譯系統(tǒng)

  catkin編譯系統(tǒng)底層仍然是linux gcc/g++ 只是為了提高編譯效率、簡(jiǎn)化工程管理衍生的，如果有比catkin編譯效率更好的軟件出現(xiàn)，catkin一樣會(huì)被替代。

• 一個(gè)catkin軟件包必須包含兩個(gè)文件：package.xml（package描述信息），CMakeList.txt(構(gòu)建package所需的cmake文件列表)。

catkin工作原理：

1. 當(dāng)在工作空間（必須切換到workspace_base否則編譯不會(huì)成功）敲下catkin_make指令后，編譯器首先在當(dāng)前工作空間./src下遞歸查找每一個(gè)ROS package.

2. package 中會(huì)有package.xml和CMakeList.txt文件，catkin編譯系統(tǒng)依據(jù)CMakeList.txt文件，從而生成makefiles(放在./build/).

3. 然后make build目錄的makefiles文件，編譯鏈接生成可執(zhí)行文件放在./devel.

   所以說catkin就是將cmake和make指令做了一個(gè)封裝，從而完成整個(gè)編譯過程的工具。

• catkin工作空間
  catkin的工作空間結(jié)構(gòu)，它包含了src、build、devel 三個(gè)文件夾主要作用如下：
  src/: ROS的catkin軟件包（源代碼包）
  build/: catkin（CMake）的緩存信息和中間文件
  devel/: 生成的目標(biāo)文件（包括頭文件，動(dòng)態(tài)鏈接庫，靜態(tài)鏈接庫，可執(zhí)行文件等）、環(huán)境變量

gaocancan@ubuntu:~$ mkdir -p catkin_test/src
gaocancan@ubuntu:~$ cd catkin_test
gaocancan@ubuntu:~/catkin_test$ catkin_make
Base path: /home/gaocancan/catkin_test
Source space: /home/gaocancan/catkin_test/src
Build space: /home/gaocancan/catkin_test/build
Devel space: /home/gaocancan/catkin_test/devel
Install space: /home/gaocancan/catkin_test/install
Creating symlink "/home/gaocancan/catkin_test/src/CMakeLists.txt" pointing to "/opt/ros/kinetic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake"
####
####
Running command: "cmake /home/gaocancan/catkin_test/src
-DCATKIN_DEVEL_PREFIX=/home/gaocancan/catkin_test/devel
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/gaocancan/catkin_test/install -G Unix
Makefiles" in "/home/gaocancan/catkin_test/build"
####
-- The C compiler identification is GNU 5.4.0
-- The CXX compiler identification is GNU 5.4.0
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc
-- Check for working C compiler: /usr/bin/cc -- works
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - done
-- Detecting C compile features
-- Detecting C compile features - done
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++
-- Check for working CXX compiler: /usr/bin/c++ -- works
-- Detecting CXX compiler ABI info
-- Detecting CXX compiler ABI info - done
-- Detecting CXX compile features
-- Detecting CXX compile features - done
-- Using CATKIN_DEVEL_PREFIX: /home/gaocancan/catkin_test/devel
-- Using CMAKE_PREFIX_PATH: /opt/ros/kinetic
-- This workspace overlays: /opt/ros/kinetic
-- Found PythonInterp: /usr/bin/python2 (found suitable version "2.7.12", minimum required is "2")
-- Using PYTHON_EXECUTABLE: /usr/bin/python2
-- Using Debian Python package layout
-- Using empy: /usr/bin/empy
-- Using CATKIN_ENABLE_TESTING: ON
-- Call enable_testing()
-- Using CATKIN_TEST_RESULTS_DIR: /home/gaocancan/catkin_test/build/test_results
-- Found gtest sources under '/usr/src/gmock': gtests will be built
-- Found gmock sources under '/usr/src/gmock': gmock will be built
-- Found PythonInterp: /usr/bin/python2 (found version "2.7.12")
-- Looking for pthread.h
-- Looking for pthread.h - found
-- Looking for pthread_create
-- Looking for pthread_create - not found
-- Looking for pthread_create in pthreads
-- Looking for pthread_create in pthreads - not found
-- Looking for pthread_create in pthread
-- Looking for pthread_create in pthread - found
-- Found Threads: TRUE  
-- Using Python nosetests: /usr/bin/nosetests-2.7
-- catkin 0.7.29
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- BUILD_SHARED_LIBS is on
-- Configuring done
-- Generating done
-- Build files have been written to: /home/gaocancan/catkin_test/build
####
#### Running command: "make -j4 -l4" in "/home/gaocancan/catkin_test/build"
####
gaocancan@ubuntu:~/catkin_test$ tree
.
├── build
│   ├── atomic_configure
│   │   ├── env.sh
│   │   ├── local_setup.bash
│   │   ├── local_setup.sh
│   │   ├── local_setup.zsh
│   │   ├── setup.bash
│   │   ├── setup.sh
│   │   ├── _setup_util.py
│   │   └── setup.zsh
│   ├── catkin
│   │   └── catkin_generated
│   │       └── version
│   │           └── package.cmake
│   ├── catkin_generated
│   │   ├── env_cached.sh
│   │   ├── generate_cached_setup.py
│   │   ├── installspace
│   │   │   ├── env.sh
│   │   │   ├── local_setup.bash
│   │   │   ├── local_setup.sh
│   │   │   ├── local_setup.zsh
│   │   │   ├── setup.bash
│   │   │   ├── setup.sh
│   │   │   ├── _setup_util.py
│   │   │   └── setup.zsh
│   │   ├── order_packages.cmake
│   │   ├── order_packages.py
│   │   ├── setup_cached.sh
│   │   └── stamps
│   │       └── Project
│   │           ├── interrogate_setup_dot_py.py.stamp
│   │           ├── order_packages.cmake.em.stamp
│   │           ├── package.xml.stamp
│   │           └── _setup_util.py.stamp
│   ├── CATKIN_IGNORE
│   ├── catkin_make.cache
│   ├── CMakeCache.txt
│   ├── CMakeFiles
│   │   ├── 3.5.1
│   │   │   ├── CMakeCCompiler.cmake
│   │   │   ├── CMakeCXXCompiler.cmake
│   │   │   ├── CMakeDetermineCompilerABI_C.bin
│   │   │   ├── CMakeDetermineCompilerABI_CXX.bin
│   │   │   ├── CMakeSystem.cmake
│   │   │   ├── CompilerIdC
│   │   │   │   ├── a.out
│   │   │   │   └── CMakeCCompilerId.c
│   │   │   └── CompilerIdCXX
│   │   │       ├── a.out
│   │   │       └── CMakeCXXCompilerId.cpp
│   │   ├── clean_test_results.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── cmake.check_cache
│   │   ├── CMakeDirectoryInformation.cmake
│   │   ├── CMakeError.log
│   │   ├── CMakeOutput.log
│   │   ├── CMakeRuleHashes.txt
│   │   ├── CMakeTmp
│   │   ├── download_extra_data.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── doxygen.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── feature_tests.bin
│   │   ├── feature_tests.c
│   │   ├── feature_tests.cxx
│   │   ├── Makefile2
│   │   ├── Makefile.cmake
│   │   ├── progress.marks
│   │   ├── run_tests.dir
│   │   │   ├── build.make
│   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   └── progress.make
│   │   ├── TargetDirectories.txt
│   │   └── tests.dir
│   │       ├── build.make
│   │       ├── cmake_clean.cmake
│   │       ├── DependInfo.cmake
│   │       └── progress.make
│   ├── cmake_install.cmake
│   ├── CTestConfiguration.ini
│   ├── CTestCustom.cmake
│   ├── CTestTestfile.cmake
│   ├── gtest
│   │   ├── CMakeFiles
│   │   │   ├── CMakeDirectoryInformation.cmake
│   │   │   ├── gmock.dir
│   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   ├── src
│   │   │   │   └── usr
│   │   │   │       └── src
│   │   │   │           └── gtest
│   │   │   │               └── src
│   │   │   ├── gmock_main.dir
│   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   ├── src
│   │   │   │   └── usr
│   │   │   │       └── src
│   │   │   │           └── gtest
│   │   │   │               └── src
│   │   │   └── progress.marks
│   │   ├── cmake_install.cmake
│   │   ├── CTestTestfile.cmake
│   │   ├── gtest
│   │   │   ├── CMakeFiles
│   │   │   │   ├── CMakeDirectoryInformation.cmake
│   │   │   │   ├── gtest.dir
│   │   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   │   └── src
│   │   │   │   ├── gtest_main.dir
│   │   │   │   │   ├── build.make
│   │   │   │   │   ├── cmake_clean.cmake
│   │   │   │   │   ├── DependInfo.cmake
│   │   │   │   │   ├── depend.make
│   │   │   │   │   ├── flags.make
│   │   │   │   │   ├── link.txt
│   │   │   │   │   ├── progress.make
│   │   │   │   │   └── src
│   │   │   │   └── progress.marks
│   │   │   ├── cmake_install.cmake
│   │   │   ├── CTestTestfile.cmake
│   │   │   └── Makefile
│   │   └── Makefile
│   ├── Makefile
│   └── test_results
├── devel
│   ├── cmake.lock
│   ├── env.sh
│   ├── lib
│   ├── local_setup.bash
│   ├── local_setup.sh
│   ├── local_setup.zsh
│   ├── setup.bash
│   ├── setup.sh
│   ├── _setup_util.py
│   └── setup.zsh
└── src
  └── CMakeLists.txt -> /opt/ros/kinetic/share/catkin/cmake/toplevel.cmake

43 directories, 123 files