3 通过话题（Topics）通讯
话题(topic)是ROS各个节点（即各个程序）之间进行通讯的载体，其上承载了消息(message)。而ROS各类库（如std_msgs.msg、geometry_msgs.msg）中已定义了常用的消息类型。如在自己的项目中需要定制特定的消息也可，将在后续课程中讲授。
3.1 建立一个ROS包
使用ROS的方法在前二章已讲授，即建立一个catkin空间，然后在catkin空间中建立若干功能包。在此简单回顾，建立catkin空间三步骤如下（假设%为Ubuntu中提示符）。
% mkdir -p ~/catkin_ws/src
% cd ~/catkin_ws/src
% catkin_init_workspace
此处，catkin_ws为catkin空间名，可以取任何名字为catkin空间名。运行完初始化catkin空间的命令后，在~/catkin_ws/src目录中将会看到一个新的名为CMakeLists.txt文件，供catkin_make编译空间时使用。
在catkin空间内，有二个方法可以创建一个ROS功能包。如果在github中已有第三方ROS功能包，可直接将其提取到caktin空间中，经编译后使用即可，本章稍后使用此法。前二章也介绍了如何创建一个新的功能包，下面介绍自建一个发布/接收简单消息的功能包。
% catkin_create_pkg beginner_tutorials rospy roscpp std_msgs
此命令将在 ~/catkin_ws/src 子目录中创建一个名为 beginner_tutorial 的功能包，该功能包有三个依赖项，分别为rospy, roscpp和std_msgs三个客户端库，提供了丰富的API供编程使用。运行该命令后，将在 ~/catkin_ws/src 子目录中看到新的名为 CMakeLists.txt 和 package.xml 二个文件，此二个文件中有若干被注释掉的行，将在以后创建服务（service）和行动（action）等时用到。目前，可关注到，命令行中的三个依赖项已经自动写在文件中。此时，一个空白的功能包创建完成，已可退至 ~/catkin_ws 空间编译此空白功能包。
% cd ..
% catkin_make
3.2 话题发布
在新创建的功能包内编写Python程序。
% cd ~/catkin_ws/src/beginner_tutorials
% mkdir scripts
% cd scripts
% gedit talker.py
https://github.com/Zhijun2/roslab0/blob/master/scripts/talker.py， 将此链接的程序拷贝黏贴在publisher.py写字板中并存储, 退出gedit。
将publisher.py的属性改成可执行文件。
% chmod +x talker.py
此后即可编译执行发布程序。
% cd ~/catkin_ws
% catkin_make
% source ./devel/setup.bash
% roscore
同时按下三键 Ctrl + Alt + t, 打开一个新终端。
% source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
% rosrun beginner_tutorials talker.py
此刻，发布节点已经运行，发布了一个名为 /chatter 的话题，可通过如下命令查看。
% rostopic list
3.3 话题接收
同时按下三键 Ctrl + Alt + t, 打开一个新终端，
% source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
% roscd beginner_tutorials
% gedit listener.py
https://github.com/Zhijun2/roslab0/blob/master/scripts/listener.py， 将此链接的程序拷贝黏贴在listener.py写字板中并存储, 退出gedit。
将listener.py的属性改成可执行文件。
% chmod +x listener.py
此后即可编译执行接收程序。
% cd ~/catkin_ws
% catkin_make
% source ./devel/setup.bash
% rosrun beginner_tutorials listener.py
此刻，发布节点仍在运行，通过上面的接收节点运行命令，可看到接收节点收到了话题。打开一个新终端，通过如下命令可看到节点和话题状态。
% source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
% rqt_graph
3.4 标准和常用消息（messages）
3.4.1 标准消息
标准消息 (std_msgs) 包含代表基本数据种类和基本消息结构（如多维数组）的常用消息种类。其组成如下。
- Bool
- Byte
- ByteMultiArray
- Char
- ColorRGBA
- Duration
- Empty
- Float32
- Float32MultiArray
- Float64
- Float64MultiArray
- HeaderCheck your run_id folder and browse the rosout.log file
- Int16
- Int16MultiArray
- Int32
- Int32MultiArray
- Int64
- Int64MultiArray
- Int8
- Int8MultiArray
- MultiArrayDimension
- MultiArrayLayout
- String
- Time
- UInt16
- UInt16MultiArray
- UInt32
- UInt32MultiArray
- UInt64
- UInt64MultiArray
- UInt8
- UInt8MultiArray
小练习：以下命令使用rqt工具浏览消息种类。
% rqt -s rqt_msg
3.4.2 常用消息
常用消息 (common_msgs) 包括被ROS功能包所常用的消息类型，例如：
- actions (actionlib_msgs),
- diagnostics (diagnostic_msgs),
- geometric primitives (geometry_msgs),
- robot navigation (nav_msgs), and
- common sensors (sensor_msgs)
同样可用rqt工具查看。
练习题：
新建一个catkin空间，取得一个发布/接收功能包 https://github.com/Zhijun2/roslab0.git, 编译运行。然后执行以下任务：修改发布频率和发布内容，编译运行观察效果；采用rqt_graph观察节点与消息关系 （参考以下NOTE步骤）。
NOTE: 可尝试第二种方法，即从github下载使用第三方功能包，如发布/接收话题的例子。关闭所有打开的终端，新开一个终端，执行如下命令 。
% cd ~/catkin_ws/src
% git clone https://github.com/Zhijun2/roslab0.git
% cd roslab0/scripts
% chmod +x *.py
% cd ~/catkin_ws
% catkin_make
% source ./devel/setup.bash
% roslaunch roslab0 talker_listener.launch
另外打开一个终端，执行可视化命令：
% rosrun rqt_graph rqt_graph
如你需要编程能力补充练习：
选择下面的视频，利用这几天时间补强你的Python编程技术（需要领英账户，英文版本全免费，中文版本需要付费或注册试用账户免费学习）：
英文版本：https://www.linkedin.com/learning/learning-python-2/
中文版本：https://www.linkedin.com/learning/learning-python-the-basics/2315461?u=42408908
二个版本的参考练习题可在此下载。
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