RK3576单板机玩转ROS2：通信测试+编译部署全流程详解

前  言

本文是创龙科技针对 RK3576 单板机编写的 ROS2 开发手册，基于 ROS2 Humble 版本提供完整的机器人操作系统开发与测试指引。文档详细讲解 ROS2 环境配置、Python/C++ 通信测试、小海龟仿真演示，以及 ROS2 软件包交叉编译、部署与运行流程。

开发环境

Windows开发环境：Windows7 64bit、Windows10 64bit

Linux开发环境：VMware16.2.5、Ubuntu22.04.5 64bit

sysroot：rk3576-Tronlong-Desktop-22.04-sysroot-[版本号].tar.gz

系统版本：Tronlong-Desktop 22.04（类Ubuntu）、Linux-6.1.115、U-Boot-2017.09

ROS：ROS2 Humble

备注：本文基于2GByte LPDDR4X、16GByte eMMC配置单板机进行演示。

术语表

为便于阅读，下表对文中出现的关键术语进行解释；对于广泛认同释义的术语，在此不做注释。

1 ROS系统测试

执行如下命令，配置单板机测试环境。

Target# export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros/humble //设置COLCON_CURRENT_PREFIX环境变量，并将其值指向ROS2 Humble的安装目录

Target# source /opt/ros/humble/local_setup.sh //执行ROS2 Humble的环境设置脚本，从而将ROS2的命令、库路径、功能包信息等加载到当前的Shell会话中

1.1基于Python的通信功能测试

执行如下命令，创建Log目录，用于保存ROS程序运行的Log。

Target# mkdir -p /root/.ros/log

 

执行如下命令，启动ROS节点订阅消息。

Target# ros2 run demo_nodes_py listener &

 

执行如下命令，启动ROS节点发布消息，实现订阅消息节点与发布消息节点之间的通信。此时单板机串口调试终端将会打印两节点间通信的信息，如下图所示。按"Ctrl + C"可退出测试程序，即让发布消息的节点退出。

Target# ros2 run demo_nodes_py talker

 

执行如下命令，查看并根据系统进程号关闭所有ROS节点。进程号请以实际情况为准。

Target# ps -a

Target# kill 1569

Target# kill 1570

1.2基于C++的通信功能测试

执行如下命令，创建Log目录，用于保存ROS程序运行的Log。

备注：若已创建Log目录，可跳过此步骤。

Target# mkdir -p /root/.ros/log

 

执行如下命令，启动ROS节点订阅消息。

Target# ros2 run demo_nodes_cpp listener &

 

执行如下命令，启动ROS节点发布消息，实现订阅消息节点与发布消息节点之间的通信。此时单板机串口调试终端将会打印两节点间通信的信息，如下图所示。按"Ctrl + C"可退出测试程序，即让发布消息的节点退出。

Target# ros2 run demo_nodes_cpp talker

 

执行如下命令，根据系统进程号关闭所有ROS节点。进程号请以实际情况为准。

Target# ps -a

Target# kill 1659

Target# kill 1660

1.3turtlesim（小海龟）测试

执行如下命令，配置单板机测试环境。

备注：若已配置单板机测试环境，可跳过此步骤。

Target# export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros/humble //设置COLCON_CURRENT_PREFIX环境变量，并将其值指向ROS2 Humble的安装目录

Target# source /opt/ros/humble/local_setup.sh //执行ROS2 Humble的环境设置脚本，从而将ROS2的命令、库路径、功能包信息等加载到当前的Shell会话中

 

执行如下命令，创建Log目录，用于保存ROS程序运行的Log。

备注：若已创建Log目录，可跳过此步骤。

Target# mkdir -p /root/.ros/log

 

执行如下命令，后台运行小海龟程序。

Target# ros2 run turtlesim turtlesim_node &

 

执行如下命令，发布话题消息，使小海龟转圈。

Target# ros2 topic pub --rate 1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"

 

参数解析：

ros2 topic pub：发布消息到主题；

--rate 1：发布消息速率，设置为1次每秒；

/turtle1/cmd_vel：主题名称；

geometry_msgs/msg/Twist：发布消息类型；

{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}：发布消息的内容，线速度(linear)为x方向上的2.0、角速度(angular)为z轴方向上的1.8。

 

2 ROS开发

请先参考《开发环境搭建》文档进行VMware虚拟机与Ubuntu安装，并参考《应用开发手册》文档正确安装sysroot。本小节主要演示基于上位机Ubuntu的ROS系统编译与镜像制作方法。

2.1开发环境搭建

打开Ubuntu终端，执行如下命令，安装编译所需的colcon工具。

Host# sudo apt install curl

Host# sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg

 

因网络问题，下载GPP密钥可能会失败，若无法下载，可将产品资料“4-软件资料/Demo/other”目录下的ros-archive-keyring.gpg文件拷贝到Ubuntu系统"/usr/share/keyrings/"目录。执行如下命令，安装ros工具。

Host# sudo cp ros-archive-keyring.gpg /usr/share/keyrings/

Host# sudo echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros2/ubuntu jammy main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null

Host# sudo apt update

Host# sudo apt install ros-humble-ros-base -y

 

 

 

 

执行如下命令，安装编译所需的colcon工具。

Host# curl -s https://packagecloud.io/install/repositories/dirk-thomas/vcstool/script.deb.sh | sudo bash

Host# sudo apt update

Host# sudo apt-get install -y python3-pip python3-rosdep2 python3-rosinstall-generator python3-vcstool build-essential

Host# pip3 install -U colcon-common-extensions

Host# pip3 uninstall empy

Host# pip3 install empy==3.3.4

 

 

 

 

执行如下命令，配置环境变量。

Host# export PATH=${PATH}:/home/tronlong/.local/bin

 

2.2编译ROS软件包

请根据交叉编译工具链实际解压路径，执行如下命令，配置交叉编译工具链。

Host# source /home/tronlong/RK3576/environment

Host# source /opt/ros/humble/local_setup.bash

 

执行如下命令，创建ROS软件包的工作目录，并进入该目录，目录可命名为任意名称。

Host# mkdir ros2_project_test

Host# cd ros2_project_test

 

执行如下命令，创建ROS软件包源码目录，并进入该目录。

Host# mkdir src

Host# cd src

 

执行如下命令，在源码目录下生成my_package包。本案例以构建CPP功能包为例，如需构建Python功能包可将参数ament_cmake改为ament_python。

Host# ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node my_package

 

参数解析：

--build-type ament_cmake ：指定软件包的构建类型为ament_cmake；

--node-name my_node：为软件包指定了一个my_node节点；

--my_package：软件包的名称为my_package。

完成构建后，ROS软件包源码目录结构如下所示。可根据实际需要对"my_package/src/my_node.cpp"进行修改。

 

返回ROS软件包工作目录，编译软件包。

Host# cd ..

Host# colcon build

 

编译完成后在当前目录下生成如下目录，目录内容如下表所示。