智能网联汽车计算平台部署与测试 课件 5.5 ROS文件系统的构建

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计算平台部署与测试项目五ROS的安装与使用任务5ROS文件系统的构建目录01.任务描述02.任务目标03.任务准备04.知识准备05.任务实施06.评价反馈01.任务描述

经典机器人PR2依靠强大的ROS，可以独立完成多种复杂的任务，例如PR2可以自己开门、找到插头给自己充电、打开冰箱取出啤酒、打简单的台球等等。实现上述功能PR2需要安装、调用相关的ROS功能包，而这些功能包均以文件的形式存放。文件系统作为ROS的基础框架，想要使用ROS工程实现各式各样的功能，首先需要认识ROS工程，了解文件系统。在助理工程师开始使用ROS之前，你作为测试工程师，准备向他介绍Catkin编译系统、工作空间的创建和结构、功能包的创建和结构，介绍ROS文件系统中常见的目录、文件以及这些目录存放的主要内容和相关文件中定义的主要内容。02.任务目标通过学习，希望同学们完成以下任务。了解能够安装ROS的平台。了解ROS文件系统的常见结构。熟悉创建工作空间的方法。熟悉创建功能包的方法。能够说出ROS文件系统中常见的目录、文件及其作用。能够正确创建功能包。具有良好的团队协作精神和较强的组织沟通能力。具备良好的职业道德。获得多途径检索知识、分析解决问题以及多元化思考解决问题的方法，形成创新意识。能够正确创建工作空间。03.任务准备常规实训着装防护装备安装有ROS系统的计算机平台教学设备ROS教学工具04.知识准备ROS将所有文件按照一定的规则进行组织，不同功能的文件被放在不同的文件夹下。在构建ROS文件系统前，首先了解文件系统中常见的几个概念。

对于源代码包，只有编译才能在系统上运行。早期的ROS编译系统是rosbuild，随着ROS的发展，rosbuild不能很好地满足系统的需求。在ROS的Groovy版本推出后，Catkin替代rosbuild正式投入使用。Catkin是ROS的官方构建体系，是ROS构建系统的继承者，ROS构建系统Catkin结合了CMake宏和Python脚本，在CMake的正常工作流之上提供了额外的功能。一、Catkin编译系统Catkin的设计比rosbuild更为传统，具有更好的分发包、更好的交叉编译支持和更好的可移植性。Catkin的工作流与CMake非常相似，但同时为自动“查找包”基础结构和构建多个依赖项目提供了支持时间。Catkin操作简单、高效，可移植性更好，而且支持交叉编译和更加合理的功能包分配。目前版本的ROS同时支持rosbuild和Catkin两种编译系统，但rosbuild已经被逐步淘汰，所以我们直接上手Catkin即可。Catkin是基于CMake的编译构建系统，具有以下特点：（1）Catkin沿用了包管理的传统，例如find_package()基础结构、pkg-config。（2）扩展了CMake，可自动生成find_package()代码、pkg-config文件。（3）操作简单、高效，可移植性更好。（4）支持交叉编译和更加合理的功能包分配。二、工作空间

工作空间是创建、修改、编译软件包的目录。工作空间就像是一个仓库，里面存放着ROS的各种工程项目，便于系统组织管理调用。工作空间在可视化图形界面里体现为一个文件夹。我们写的ROS代码通常就放在工作空间中。编译后会在catkin_ws目录下自动创建build、devel两个文件夹，加上原有的src文件夹，在catkin_ws工作空间里面总共包含src、build、devel这三个文件夹，如图所示。

这些文件夹的具体用途如下：（1）src：ROS的源代码软件包。（2）build：存放Catkin（CMake）的缓存信息和中间文件。（3）devel：存放生成的目标文件（包括msg、srv头文件，动态链接库，静态链接库，可执行文件等）、环境变量。Build和devel两个文件夹是由系统自动生成管理的，在日常的开发中，使用较为频繁的是src文件夹，编写的ROS程序或者下载的源代码包都是存放在这里。三、功能包功能包（package）是ROS源代码存放的地方，任何ROS的代码无论是C++还是Python都要放到package中，这样才能正常编译和运行。一个工作空间可以包含多个package，一个package可以编译出来多个目标文件（如ROS可执行程序、动态静态库、头文件等）。常见的package结构如图所示。常见的package相关命令及用途：05.任务实施按照前面所了解的知识内容和小组内部讨论的结果，制定工作方案，落实各项工作负责人，如任务实施前的准备工作、实施中主要操作及协助支持工作、实施过程中相关要点及数据的记录工作等。06.评价反馈（1）各组代表展示汇报PPT，介绍任务的完成过程。