topic_demo
Topic是ROS里一种异步通信的模型。一般是节点间分工明确，有的节点只负责发送，有的节点只负责接收处理。对于绝大多数的机器人应用场景，比如传感器数据收发，速度控制指令的收发，Topic模型是最适合的通信方式。
为了讲明白topic通信的编程思路，我们首先来看topic_demo中的代码,这个程序是一个消息收发的例子：自定义一个类型为gps的消息（包括位置x，y和工作状态state信息），一个node以一定频率发布模拟的gps消息，另一个node接收并处理，算出到原点的距离。
第一步 创建gps消息
在代码中，我们会用到自定义类型的gps消息，因此就需要来自定义gps消息，在msg路径下创建gps.msg： 见topic_demo/msg/gps.msg
string state #工作状态
float32 x #x坐标
float32 y #y坐标
以上就定义了一个gps类型的消息，你可以把它理解成一个C语言中的结构体，类似于
struct gps
{
string state;
float32 x;
float32 y;
}
注意到了没，gps.msg文件的文件名称就是结构体的名称。
在程序中对一个gps消息进行创建修改的方法和对结构体的操作一样。
接下来，还有关键的一步：我们要确保msg文件被转换成为C++，Python和其他语言的源代码：
当你创建完了msg文件，记得修改CMakeLists.txt和package.xml，从而让系统能够编译自定义消息。
在package.xml文件中需要改动
确保它包含以下两条语句:<build_depend>message_generation</build_depend> <exec_depend>message_runtime</exec_depend>如果没有，添加进去。 注意，在构建的时候，我们只需要"message_generation"。然而，在运行的时候，我们需要"message_runtime"。
在 CMakeLists.txt文件中需要改动
利用find_packag函数，增加对message_generation的依赖，这样就可以生成消息了。你可以直接在COMPONENTS的列表里增加message_generation，就像这样：find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp rospy std_msgs message_generation )注：有时候你会发现，即使你没有调用find_package,你也可以编译通过。这是因为catkin把你所有的package都整合在一起。因此，如果其他的package调用了find_package，你的package的依赖就会是同样的配置。但是，在你单独编译时，忘记调用find_package会很容易出错。
同样，你需要确保你设置了运行时依赖：
catkin_package( ... CATKIN_DEPENDS message_runtime ... ...)接着，找到如下代码块:
# add_message_files( # FILES # Message1.msg # Message2.msg # )去掉注释符号#，用你的.msg文件替代Message*.msg，就像下边这样：
add_message_files( FILES gps.msg )接下来，找到如下部分:
# generate_messages( # DEPENDENCIES # # std_msgs # Or other packages containing msgs # )去掉注释符号#，并附加上所有你消息文件所依赖的那些含有.msg文件的package（这个例子非常简单，只依赖std_msgs,不用添加roscpp,rospy)，结果如下:
generate_messages( DEPENDENCIES std_msgs )
修改后的CMakeLists.txt文件
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
roscpp
std_msgs
message_generation #需要添加的地方
)
## Generate messages in the 'msg' folder
add_message_files(
FILES
gps.msg
)
#catkin在cmake之上新增的命令，指定从哪个消息文件生成
## Generate added messages and services with any dependencies listed here
generate_messages(
DEPENDENCIES
std_msgs
)
#catkin新增的命令，用于生成消息
#DEPENDENCIES后面指定生成msg需要依赖其他什么消息，由于gps.msg用到了flaot32这种ROS标准消息类型，因此需要再把std_msgs作为依赖
catkin_package(
# INCLUDE_DIRS include
# LIBRARIES publish_subscribe_demo
CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
# DEPENDS system_lib
)
修改后的package.xml文件
<exec_depend> </exec_depend>与<run_depend> </run_depend>作用相同
<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
<build_depend>message_generation</build_depend>
<build_depend>roscpp</build_depend>
<build_depend>rospy</build_depend>
<build_depend>std_msgs</build_depend>
<run_depend>roscpp</run_depend>
<run_depend>rospy</run_depend>
<run_depend>std_msgs</run_depend>
<run_depend>message_runtime</run_depend>
由于增加了新的消息，所以我们需要重新编译我们的package：
# In your catkin workspace
catkin_make
编译完成之后会在工作空间的devel路径下生成gps.msg对应的头文件gps.h。头文件是按照C++的语法规则定义了topic_demo::gps类型的数据。
第二步 消息发布节点代码 talker.cpp
注：要在代码中使用自定义消息类型，只要#include <topic_demo/gps.h>就行了。
定义完了消息，就可以开始写ROS代码了。通常我们会把消息收发的两端分成两个节点来写，一个节点就是一个完整的C++程序。
talker.cpp
//ROS头文件
#include <ros/ros.h>
//自定义msg产生的头文件
#include <topic_demo/gps.h>
int main(int argc, char **argv)
{
//用于解析ROS参数，第三个参数为本节点名
ros::init(argc, argv, "talker");
//实例化句柄，初始化node
ros::NodeHandle nh;
//自定义gps msg
topic_demo::gps msg;
msg.x = 1.0;
msg.y = 1.0;
msg.state = "working";
//创建publisher
ros::Publisher pub = nh.advertise<topic_demo::gps>("gps_info", 1);
//定义消息发布的频率
ros::Rate loop_rate(1.0);
//循环发布msg
while (ros::ok())
{
//以指数增长，每隔1秒更新一次
msg.x = 1.03 * msg.x ;
msg.y = 1.01 * msg.y;
ROS_INFO("Talker: GPS: x = %f, y = %f ", msg.x ,msg.y);
//以1Hz的频率发布msg
pub.publish(msg);
//根据前面定义的频率, sleep 1s
loop_rate.sleep();//根据前面的定义的loop_rate,设置1s的暂停
}
return 0;
}
机器人上几乎所有的传感器，几乎都是按照固定频率发布消息这种方式来传输数据，只是发布频率和数据类型的区别。
第三步 消息接受节点代码 listener.cpp
//ROS头文件
#include <ros/ros.h>
//包含自定义msg产生的头文件
#include <topic_demo/gps.h>
//ROS标准msg头文件
#include <std_msgs/Float32.h>
//回调函数
void gpsCallback(const topic_demo::gps::ConstPtr &msg)
{
//计算离原点(0,0)的距离
std_msgs::Float32 distance;
distance.data = sqrt(pow(msg->x,2)+pow(msg->y,2));
//float distance = sqrt(pow(msg->x,2)+pow(msg->y,2));
ROS_INFO("Listener: Distance to origin = %f, state: %s",distance.data,msg->state.c_str());
}
int main(int argc, char **argv)
{
ros::init(argc, argv, "listener");
ros::NodeHandle nh;
ros::Subscriber sub = nh.subscribe("gps_info", 1, gpsCallback);
//ros::spin()用于调用所有可触发的回调函数。将进入循环，不会返回，类似于在循环里反复调用ros::spinOnce()。
ros::spin();
return 0;
}
在topic接收方，有一个比较重要的概念，就是回调(CallBack)。在本例中，回调就是预先给gps_info话题传来的消息准备一个回调函数。事先定义好回调函数的操作，本例中是计算到原点的距离。只有当有消息来时，回调函数才会被触发执行。具体去触发的命令就是ros::spin()，它会反复的查看有没有消息来，如果有就会让回调函数去处理。
注：因此千万不要认为，只要指定了回调函数就会自动触发。你必须使用ros::spin()或者ros::spinOnce()才能真正使回调函数生效.
修改CMakeLists.txt文件
在CMakeLists.txt添加以下内容，生成可执行文件
add_executable(talker src/talker.cpp) #生成可执行文件talker
add_dependencies(talker topic_demo_generate_messages_cpp)
#表明在编译talker前，必须先编译完成自定义消息
#必须添加add_dependencies，否则找不到自定义的msg产生的头文件
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES}) #链接
add_executable(listener src/listener.cpp ) #生成可执行文件listener
add_dependencies(listener topic_demo_generate_messages_cpp)
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})#链接
以上cmake语句告诉catkin编译系统如何去编译生成我们的程序。这些命令都是标准的cmake命令，如果不理解，请查阅cmake教程。 之后经过catkin_make，一个自定义消息+发布接收的基本模型就完成了。
第四步 运行方法
打开两个终端:
一个运行:
rosrun topic_demo talker
一个运行:
rosrun topic_demo listener