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ROS架构（五）——ROS的通信机制
1. 服务通信模型
服务通信是ROS中一种极其常用的通信模式，服务通信是基于请求响应模式的，是一种应答机制。也即: 一个节点A向另一个节点B发送请求，B接收处理请求并产生响应结果返回给A。比如如下场景:
机器人巡逻过程中，控制系统分析传感器数据发现可疑物体或人… 此时需要拍摄照片并留存。
在上述场景中，就使用到了服务通信。
一个节点需要向相机节点发送拍照请求，相机节点处理请求，并返回处理结果
与上述应用类似的，服务通信更适用于对时时性有要求、具有一定逻辑处理的应用场景，节点关系一对多。
服务通信较之于话题通信更简单些，理论模型如下图所示，该模型中涉及到三个角色:
●ROS master(管理者)
●Server(服务端)
●Client(客户端)
ROS Master 负责保管 Server 和 Client 注册的信息，并匹配话题相同的 Server 与 Client ，帮助 Server 与 Client 建立连接，连接建立后，Client 发送请求信息，Server 返回响应信息。
(1) Talker(也就是server)注册
Talker启动，通过1234端口使用RPC向ROS Master注册发布者的信息，包含所提供的服务名;ROS Master会将节点的注册信息加入注册列表中。
(2) Listener(也就是client)注册
Listener启动，同样通过RPC向ROS Master注册订阅者的信息，包含需要订阅的服务名。
(3) ROS Master实现信息匹配
Master根据Listener的订阅信息从注册列表中进行查找，如果没有找到匹配的服务提供者，则等待该服务的提供者加入：如果找到匹配的服务提供者信息，则通过RPC向Listener发送Talker的TCP地址信息。
(4) Listener与Talker建立网络连接
Listener接收到确认信息后，使用TCP尝试与Talker建立网络连接，并且发送服务的请求数据。
(6) Talker向Listener发布服务应答数据
Talker接收到服务请求和参数后，开始执行服务功能，执行完成后，向Listener发送应答数据。
需要注意：
1.客户端请求被处理时，需要保证服务器已经启动；
2.服务端和客户端都可以存在多个。
2.服务通信示例
示例：
实现两个数字的求和，客户端节点，运行会向服务器发送两个数字，服务器端节点接收两个数字求和并将结果响应回客户端。
2.1 自定义srv
2.1.1 创建sum.srv文件
sum.srv文件内容如下：
int32 num1
int32 num2
---
int32 sum
srv文件内容包括请求和响应部分，其中num1和num2对应请求部分，sum对应响应部分，这两部分用—分开。
2.1.2 配置package.xml
添加编译依赖和执行依赖
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
2.1.3 配置CMakeLists.txt
#加入message_generation,必须有 std_msgs
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
roscpp
rospy
std_msgs
message_generation
)
#打开注释，并配置srv源文件sum.srv
## Generate services in the 'srv' folder
add_service_files(
FILES
sum.srv
)
#打开注释，生成消息和服务时依赖std_msgs，因为我们自定义的服务用到了std_msgs的数据类型，比如int32
## Generate added messages and services with any dependencies listed here
generate_messages(
DEPENDENCIES
std_msgs
)
#打开注释，增加message_runtime
catkin_package(
# INCLUDE_DIRS include
# LIBRARIES service_com
CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
# DEPENDS system_lib
)
2.1.4 编译
编译后生成的中间文件在devel/include目录中
2.1.5配置c_cpp_properties.json文件
为了方便代码提示以及避免误抛异常，需要先配置 vscode，将前面生成的 head 文件路径配置进 c_cpp_properties.json 的 includepath属性，增加的内容是"/home/kandi/catkin_ws/devel/include/**",
"includePath": [
"/opt/ros/noetic/include/**",
"/home/kandi/catkin_ws/src/helloworld/include/**",
"/home/kandi/catkin_ws/src/topic_pub/include/**",
"/home/kandi/catkin_ws/devel/include/**",
"/usr/include/**"
],
2.1 服务端
实现代码：
#include "ros/ros.h"
#include "service_com/sum.h"
// bool 返回值由于标志是否处理成功
bool do_sum(service_com::sum::Request &request,
service_com::sum::Response &response)
{
//处理请求
int num1 = request.num1;
int num2 = request.num2;
ROS_INFO("收到的请求数据：num1=%d,num2=%d",num1,num2);
//响应请求
int sum = num1 + num2;
response.sum = sum;
ROS_INFO("求和结果：=%d",sum);
return true;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");
//初始化节点,节点名称是sum_server
ros::init(argc,argv,"sum_server");
//创建节点句柄
ros::NodeHandle nh;
//创建一个服务对象，定义回调sum用于响应client的请求
ros::ServiceServer server = nh.advertiseService("sum",do_sum);
ROS_INFO("服务已启动");
//调用后不会再返回，也就是你的主程序到这儿就不往下执行了
ros::spin();
return 0;
}
编译之后，可以通过rosservice来测试编写的服务端实现是否正常
2.2 客户端
代码：
#include "ros/ros.h"
#include "service_com/sum.h"
int main(int argc, char *argv[])
{
setlocale(LC_ALL,"");
//初始化节点
ros::init(argc,argv,"sum_client");
//创建ROS句柄
ros::NodeHandle nh;
//创建客户端对象
ros::ServiceClient client = nh.serviceClient<service_com::sum>("sum");
//等待服务启动成功
ros::service::waitForService("sum");
//组织请求的数据
service_com::sum add_num;
add_num.request.num1 = atoi(argv[1]);
add_num.request.num2 = atoi(argv[2]);
//发送请求，根据返回的bool值判断是否成功
bool flag = client.call(add_num);
//处理响应
if(flag)
{
ROS_INFO("请求正常，响应的结果：%d",add_num.response.sum);
}
else
{
ROS_ERROR("请求处理失败...");
return 1;
}
return 0;
}
2.3 CMakeLists.txt
add_executable(sum_server src/server.cpp)
add_executable(sum_client src/client.cpp)
target_link_libraries(sum_server
${catkin_LIBRARIES}
)
target_link_libraries(sum_client
${catkin_LIBRARIES}
)
2.4 编译执行
执行的流程
1.roscore
2.rosrun service_com sum_server先启动服务
3.rosrun service_com sum_client 1 2调用客户端 :rosrun 包名 客户端 参数1 参数2
