作为多进程管理系统，ROS内节点node间的数据通信交互是必须的功能，本文将首先简单介绍ROS的三种节点间通信机制，再详细举例介绍话题（topic）通信方式。
1. 通信机制
（一）Topic通信
消息通过发布/订阅（Publish/Subscribe）方式传递，发布者节点（Talker）针对一个给定的话题发布消息，订阅者节点（Listener）订阅某个话题及其特定数据。话题通信是异步通信，无反馈，有缓冲，弱实时，节点关系多对多，适于数据传输。
（二）Service通信
基于服务器/客服端（Sercer/Client）模型，可以使用 ROS 提供的服务类型，也可以使用 .srv 文件自定义。服务通信是同步通信，有反馈，无缓冲，强实时，节点关系一对多，适于逻辑处理。
（三）ROS Master通信
统筹管理所有节点，进行节点间的查找、连接等，为系统提供参数服务器，管理全局参数。节点管理器也体现了ROS的弊端即ROS Master 如果 broken down，整个系统将崩溃。
2. Topic通信详解
注：案例、代码来自胡春旭《ROS机器人开发实践》
2.1 创建 Publisher
创建Publisher节点 talker 通过 talker.cpp文件。
#include <sstream>
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
int main(int argc, char **argv)
{
// ROS节点初始化
ros::init(argc, argv, "talker");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle n;
// 创建一个Publisher，发布名为chatter的topic，消息类型为std_msgs::String
ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
// 设置循环的频率
ros::Rate loop_rate(10);
int count = 0;
while (ros::ok())
{
// 初始化std_msgs::String类型的消息
std_msgs::String msg;
std::stringstream ss;
ss << "hello world " << count;
msg.data = ss.str();
// 发布消息
ROS_INFO("%s", msg.data.c_str());
chatter_pub.publish(msg);
// 循环等待回调函数
ros::spinOnce();
// 按照循环频率延时
loop_rate.sleep();
++count;
}
return 0;
}
2.2 创建 Subscriber
创建Subscriber节点 listener 通过 listener.cpp文件。
#include "ros/ros.h"
#include "std_msgs/String.h"
// 接收到订阅的消息后，会进入消息回调函数
void chatterCallback(const std_msgs::String::ConstPtr& msg)
{
// 将接收到的消息打印出来
ROS_INFO("I heard: [%s]", msg->data.c_str());
}
int main(int argc, char **argv)
{
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "listener");
// 创建节点句柄
ros::NodeHandle n;
// 创建一个Subscriber，订阅名为chatter的topic，注册回调函数chatterCallback
ros::Subscriber sub = n.subscribe("chatter", 1000, chatterCallback);
// 循环等待回调函数
ros::spin();
return 0;
}
2.3 修改CMakeLists.txt文件
在CMakeLists.txt文件内添加：
# 参数1：可执行文件名称，参数2：源文件 cpp
add_executable(talker src/talker.cpp)
add_executable(listener src/listener.cpp)
# target_link_libraries 用于设置链接库（第三方库）
target_link_libraries(talker ${catkin_LIBRARIES})
target_link_libraries(listener ${catkin_LIBRARIES})
# add_dependencies 用于设置依赖
add_dependencies(talker ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp) //necessary for ros message transmission
add_dependencies(listener ${PROJECT_NAME}_generate_messages_cpp)
2.4 通信结果验证
保存后回到workspace路径下进行编译：
catkin_make
打开三个terminal，顺次分别输入以下命令：
roscore
rosrun <package_name> talker
rosrun <package_name> listener
便可实现节点talker和listener间的通信。
3. 自定义topic通信 .msg消息文件
以上示例中通信消息仅为简单的字符串，在实际使用中我们需要自己定义发送的信息数据文件。
（1）我们需要在package包文件夹下新建msg文件夹，用来存储我们自定义的.msg文件。
例如，<package_name>/msg/Person.msg
string name
uint8 sex
uint8 age
uint8 unknown = 0
uint8 male = 1
uint8 female = 2
（2）.msg 文件编译设置
为了编译.msg文件，我们首先需要在package.xml文件中添加包依赖：
<build_depend>message_generation</build_depend>
<exec_depend>message_runtime</exec_depend>
然后修改CMakeLists.txt文件：
# 在 find_package 中添加 message_generation
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
roscpp
std_msgs
message_generation
)
# catkin 依赖设置
catkin_package(CATKIN_DEPENDS
message_runtime
)
# 设置需要编译的 msg 文件
add_message_files(FILES
Person.msg
)
generate_messages()去掉注释
generate_messages(DEPENDENCIES
std_msgs
)
在需要用到该消息的cpp文件中包含消息头文件：
#include <package_name/Person.h>
最后回到workspace路径下进行编译即可。
参考文档：【ROS 学习笔记】通信机制 - 知乎
