参考：

https://blog.csdn.net/qq_28087491/article/details/119053810

https://www.bilibili.com/video/BV1zt411G7Vn/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=7a6c8709cb6e18891827cd3ee51f69ee

https://www.jianshu.com/p/63a959bfbb96

https://blog.csdn.net/ngsford/article/details/113177116

1. ROS核心概念

1. 节点管理器(ROS master)：

1. 节点注册与管理

2. 提供参数服务器，节点使用此服务器存储和检索运行时的参数

3. 跟踪和记录话题/服务通信，辅助节点相互查找、建立连接

4. 没有它，节点将无法找到彼此，也无法交换信息或调用服务器

5. 打开管理器命令：roscore

2. 节点(node)：执行单元，即进程，不同节点可用不同语言

1. 运行节点命令：rosrun

2. 创建ROS工作空间

mkdir -p 指定文件夹/工作空间名称/src //递归创建文件夹
cd 指定文件夹/工作空间名称/src       //进入src文件夹
catkin_init_workspace            //初始化工作空间

3. ROS文件系统

注意：功能包创建后其文件名是可以更改的，但功能包名称不变，在package.xml中可查看名称

因此功能包名称不一定与所在文件名相同

1. 功能包(package)：src文件夹下的一个文件夹，且只有包含以下两个文件的文件夹才是功能包

1. CMakeLists.txt ：包含功能包的编译信息

2. package.xml : 包含功能包的基本信息和依赖信息

注：功能包中有多少个main函数，就有多少个节点(最终生成的可执行文件数)

功能包创建： 
cd 指定文件夹/工作空间名称/src                          //进入src文件夹
catkin_create_pkg 功能包名称 功能包依赖1 功能包依赖2...  //创建，cpp功能包依赖一般有roscpp,std_msgs
如：catkin_create_pkg test roscpp std_msgs
//执行完命令后将会生成功能包文件，里面包括：include，src文件夹和CMakeLists.txt，package.xml文件

4. 编写节点代码

1. 在功能包内创建节点代码的头文件和源文件并进行编写(与编写普通代码类似)

2. main的函数编写(下面为最基本的举例)

#include <ros/ros.h>
using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    //节点初始化,设置节点名称为“test1”
    ros::init(argc, argv, "test1");
    
    //创建句柄 - 管理节点资源
    ros::NodeHandle n;

    cout<<"hello test1 node"<<endl;
    
    //阻塞并等待话题
    ros::spin();

    return 0;
}

3. CMakeLists.txt修改(注意是功能包里面的)，在合适位置添加以下内容：

add_executable(test1 src/main.cpp) //有几个可执行文件，就相当于有几个节点
target_link_libraries(test1 ${catkin_LIBRARIES}) 

5. 编译和配置环境变量

//编译 - 即使没有功能包，也能进行编译
cd 指定文件夹/工作空间名称
catkin_make

//生成的可执行文件在devel/lib文件夹中可以找到

//设置环境变量
cd 指定文件夹/工作空间名称
source devel/setup.bash

为避免每次打开终端都要配置环境变量，可参考：https://blog.csdn.net/qq_37769337/article/details/129127138

6. 运行节点

//首先打开一个终端，开启节点管理器
roscore

//再打开一个终端，打开节点
//若未按照https://blog.csdn.net/qq_37769337/article/details/129127138进行.bashrc的相关配置，则首先需要配置环境变量,否则无法找到功能包
cd 指定文件夹/工作空间名称
source devel/setup.bash
rosrun test test1

7. launch启动文件

1. 作用： 通过xml语法实现多节点配置与启动(若未启动ROS Master，将自动启动ROS Master)

2. 解决：工程规模大，需要同时启动多个节点的工程，提高效率

3. xml文件格式(在功能包内创建xml文件并编写内容)：(以下用vins-mono举例)

<launch>

    <!-- arg为launch文件内部的变量，仅限launch文件使用 -->    
    <arg name="config_path" default = "$(find feature_tracker)/euroc_config.yaml" />
    <arg name="vins_path"   default = "$(find feature_tracker)/../config/../" />
    
    <!-- name为节点名称 -->    
    <!-- pkg为节点对应功能包名称 -->
    <!-- type为生成的可执行文件名称 -->
    <!-- output为话题信息打印位置：screen打印到终端，log打印到log文件中 -->
    <node name="feature_tracker" pkg="feature_tracker" type="feature_tracker" output="screen">
        <!-- param是设置ROS系统运行时的参数，存储在参数服务器中 -->   
        <param name="config_file" type="string" value="$(arg config_path)" />
        <param name="vins_folder" type="string" value="$(arg vins_path)" />
    </node>
 
</launch>

default与value两者的唯一区别在于命令行参数
roslaunch pkg-name launch-file-name arg-name:=”set-value”可以覆盖默认值default，但是不能覆盖参数值value;在launch文件中出现$(arg arg-name)的地方，运行时roslaunch会将它替换成参数值。并且可以在include元素标签内使用arg来设置所包含的launch文件中的参数值

关于roslaunch + main参数传递参考：

https://blog.csdn.net/u013834525/article/details/88744327

4. 启动launch文件

roslaunch launch文件所在功能包名 launch文件名

5. 一个launch文件启动多个launch文件（include标签）

include标签用于将另一个xml格式的launch文件导入到当前文件
file="$(find 包名)/xxx/xxx.launch"
在launch文件中复用其他launch文件可以减少代码编写的工作量，提高文件的简洁性。使用包含元素include在launch文件中可包含其他launch文件中所有的节点和参数

新创建一个launch文件，内容如下：

<launch>
    <include file="$(find 包名)/xxx/xxx.launch"> //路径为你要启动的launch文件路径
    </include>

    <include file="$(find 包名)/xxx/xxx.launch">
        <arg name="arg_name" value="set-value"/>
    </include>
</launch>

编写完成后只需启动当前launch文件便可同时启动其中包含的所有launch文件

6. launch文件启动bag录制和播放

//播放
<launch>
  <node pkg="rosbag" type="play" name="player" output="screen" args="--clock /home/xx/xxx/xxx/xxx.bag"/>
  <!-- 注意这里bag文件的路径必须为绝对路径-->
</launch>

//录制
<launch>
    <node pkg="rosbag" type="record" name="bag_record" args="topic-name1 topic-name1 -o /home/xx/xxx/xxx/xxx.bag"/>
  <!-- 注意这里bag文件的路径必须为绝对路径-->                                                                                             
</launch>

8. 代码运行后的信息查看

查看节点             ：rosnode list
查看节点关系图        ：rqt_graph
查看参数服务器中的参数 ：rosparam list
查看话题             ：rostopic list
查看某个话题          ：rostopic list /话题名称

可视化工具：
   1.rqt
   2.Rviz

9. 话题运行与记录

rosbag record -a -O 输出名称 //话题记录 -a为记录话题的所有数据
rosbag play bag包路径       //话题播放

10. 通讯方式 - 话题通讯(Topic)

1. 传输的消息类型称为话题

2. 过程

1. Talker 注册：Talker 启动，通过 1234 端口使用 RPC 向 ROS Master 注册发布者的信息，包含所发布消息的话题名；ROS master 会将节点的注册信息加入注册列表中。、

2. Listener 注册：Listener 启动，同样通过 RPC 像 ROS Master 注册订阅者的信息，包含需要订阅的话题名。

3. ROS Master 进行信息匹配：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发布者，则等待发布者的加入；如果找到匹配的发布者信息，则通过 RPC 向 Listener 发布 Talker 的 RPC 地址信息。

4. Listener 发送连接请求：Listener 接收到 Master 发回的 Talker 地址信息，尝试通过 RPC 向 Talker 发送连接请求，传输订阅的话题名、消息类型以及通信协议（TCP/UDP）。

5. Talker 确认连接请求：Talker 接收到 listener 发送的连接请求后，继续通过 RPC 向 Listener 确认链接信息，其中包含自身的 TCP 地址信息。、

6. Listener 尝试与 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。

7. Talker 向 Listener 发布数据：成功建立连接后，Talker 开始向 Listener 发送话题消息数据。

8. 从上面的分析中可以发现，前五个步骤使用的通信协议都是 RPC，最后发布数据的过程才使用到 TCP。ROS Master 在节点建立连接的过程中起到了重要作用，但是并不参与节点之间最终的数据传输。

9. 节点建立连接后，可以关掉ROS Master，节点之间的数据传输并不会受到影响，但是其他节点也无法加入这两个节点之间的网络