ROS与移动底盘的通信试验内容

ROS与STM32的通信流程如图所示

主要包含两个方面：

• 小车里程计数据的上传与接收
• 控制指令的下发与接收

1.原始消息内容

在ROS中，里程计数据主要包括机器人的位姿(位置和姿态)，以及机器人的速度(线速度和角速度)。对于本实验所用到的麦轮地面机器人，只需要知道机器人的x轴与y轴线速度、x轴与y轴位置、z轴角速度、偏航角即可。

由于对速度积分可以得到位置，对角速度积分可以得到角度，所以STM32端上传的里程计数据只需要包括机器人的 x轴与y轴线速度、z轴角速度 ，ROS端在接收到这些数据后，进行积分即可得到位置和角度。

另外，在本实验用到的STM32端集成了一个ICM20602姿态传感器，其中内置了姿态解算算法，可以获得准确的机器人姿态数据，因此本实验使用STM32端上传的偏航角来代替对角速度积分得到的航向角。

所以STM32上传的里程计数据包括机器人的x轴线速度、y轴线速度、z轴角速度、偏航角。

与里程计数据类似，对于麦轮地面机器人，控制指令只需要包括机器人的x轴速度、y轴速度、z轴角速度即可，机器人坐标系如图所示：

2.转换为字节数组

知道了消息的原始数据，还需要将它转换成传输效率更高的字节数组，如图：

在C/C++中，有很多种将原始数据转换为字节数组的方法，其中一种常用的方法是使用联合体(union)。

联合体的所有成员占用同一段内存，修改一个成员会影响其余成员，如果要实现一个float数据与字节数组的互相转换，我们可以定义如下的联合体：

typedef union{
  float data;
  uint8_t data8[4];
}data_u;

这个联合体中有两个成员，一个是32位的float数据data，另一个同样是占据了32位字长的字节数组data8，根据联合体的性质，这两个成员所在的内存位置是一样的，也就是说，改变其中任何一个成员的值，另一个也会被改变。

利用这个性质，我们就可以实现float与字节数据的互相转换。

3.添加帧头和校验码

本实验选择常用的0xAA 0x55作为帧头，同时对原始数据转换得到的字节数组进行求和，将结果保存在1字节数据中，作为校验码。

准备工作：

1.在ROS端安装serial功能包

sudo apt-get install ros-melodic-serial

2.在ROS端创建一个功能包，命名为xrobot，添加依赖项roscpp rospy tf serial