Software/Linux

[ROS2] Publish + Subscribe 기초 예제 (C++)

_winmin 2025. 1. 7. 21:47

안녕하세요.

ROS2 에서 Publish, Subscribe 노드를 생성하고 통신을 테스트해보는 기초 예제입니다.

 

1. ROS2 패키지 생성

ros2 pkg create --build-type ament_cmake cpp_pub_sub

 

<사용 라이브러리 설명>

1) rclcpp

ROS2 의 C++ client 라이브러리

 

2) std_msgs

ROS의 메세지 타입을 표준화하여 정의

ex) int32, float32 등 

 

2. Publisher 코드 작성

"cpp_pub.h"

#include <chrono> 
#include <functional> #include <memory> 
#include <string> 
#include "rclcpp/rclcpp.hpp" 
#include "std_msgs/msg/int32.hpp"

using namespace std::chrono_literals; 

class CppPublisher : public rclcpp::Node{ 
public: 
    CppPublisher(std::string node_name, std::string topic_name): Node(node_name), count_(0){ 
        publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::Int32>(topic_name, 10); 
        timer_ = this->create_wall_timer( 1s, std::bind(&CppPublisher::timer_callback, this)); 
    }
private: 
    void timer_callback(){ 
        auto message = std_msgs::msg::Int32();  // 메세지 타입 정의
        message.data = count_++; 
        RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: %d", message.data); 
        publisher_->publish(message);
    } 
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_; 
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::Int32>::SharedPtr publisher_; 
    int32_t count_; 
}

 

 

CppPublisher 클래스는 rclcpp 라이브러리의 Node 클래스를 상속받습니다. 

즉, Node 클래스의 함수들을 사용할 수 있다는 건데 

publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::Int32>(topic_name, 10);

 

this는 CppPublisher 객체 포인터를 의미하고 -> 연산자를 통해 상속받은 Node 클래스의 create_publisher라는 함수를 사용하는 모습입니다. 

다음 줄의 create_wall_timer도 마찬가지로 Node 클래스의 함수입니다.

 

 

- create_publisher()

topic 이름과 queue size를 인자로 전달해줍니다.

만약 rclcpp가 메세지를 전달할 수 있는 속도보다 publish가 더 빨리 이루어진다면, 명시한 queue size에 따라 FIFO 방식으로 오래된 메세지는 버려집니다.

 

 

- create_wall_timer()

create_wall_timer 함수를 이용하여 1초마다(1s) callback 함수를 실행시키는 timer를 만듭니다.

 timer_ = this->create_wall_timer( 1s, std::bind(&CppPublisher::timer_callback, this));

 

 

이제 timer의 callback 함수를 봅시다.

void timer_callback(){ 
    auto message = std_msgs::msg::Int32();  // 메세지 타입 정의
    message.data = count_++; 
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: %d", message.data); 
    publisher_->publish(message); // Publish message
 }

 

먼저 메세지 타입을 32bit Int형으로 정의하고 count를 timer loop마다 한 번씩 증가시켜 메세지의 data에 담고 있습니다.

rclcpp::Publisher 객체 포인터인 publisher_로 만든 메세지를 publish 해주는 간단한 함수입니다.

 

★ RCLCPP_INFO()

  • rclcpp 라이브러리에 정의된 logging용 매크로 함수.
  • [INFO] 헤더와 함께 전달된 string이 출력된다.

  • RCLCPP_DEGUG(), RCLCPP_WARN_ONCE(), RCLCPP_ERROR_SKIPFIRST() 등 severity에 따라 여러 logging 함수가 제공된다.

 

 

 

"cpp_pub.cpp"

main 문이 담긴 publisher의 source 파일입니다. 

# include "cpp_pub_sub/cpp_pub.h" 
int main(int argc, char * argv[]) {
    std::string node_name = "cpp_pub_node"; 
    std::string topic_name = "pub_sub_topic"; // Topic 이름- subscriber랑 동일해야함!!!
    rclcpp::init(argc, argv); 
    rclcpp::spin(std::make_shared<CppPublisher>(node_name, topic_name)); 
    rclcpp::shutdown(); 
    return 0; 
}

 

- rclcpp::init()

rclcpp 패키지를 초기화합니다.

 

- rclcpp::spin()

ROS node의 실행을 유지하며 event, callback을 관리하고, subscribe한 topic들을 관찰합니다.

팽이(Node)가 멈추지 않게 계속 돌려주는 것으로 이해하면 되겠습니다.

 

Argument로는 Node의 shared pointer를 전달하는데 make_shared()를 통해 안전하게 shared_ptr 객체를 생성합니다.

 

- rclcpp::shutdown()

해당 스코프에서(위 코드에서는 main 문) 생성된 모든 노드를 종료시킵니다.

 

3. Subscriber 코드 작성

"cpp_sub.h"

# include <functional> 
# include <memory> 
# include "rclcpp/rclcpp.hpp" 
# include "std_msgs/msg/int32.hpp" 

using std::placeholders::_1; 

class CppSubscriber : public rclcpp::Node { 
public: 
	CppSubscriber(std::string node_name, std::string topic_name) : Node(node_name) { 
		subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::Int32>( topic_name, 10, 
       		std::bind(&DyrosCppSubscriber::topic_callback, this, _1));
   	 } 
private: 
	void topic_callback(const std_msgs::msg::Int32 & msg) const { 
    	RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Hello ROS: %d", msg.data); 
    	}
	rclcpp::Subscription<std_msgs::msg::Int32>::SharedPtr subscription_;
};

 

Publisher와 비슷한 구조입니다.

Subscriber를 만들고, subscribe한 topic이 들어왔을때 불러질 callback함수를 등록하는 것입니다.

 

★ Subscriber에게는 timer가 없습니다. Publisher가 topic으로 보낸 메세지에 따라 반응할 뿐!

 

 

- create_subscription()

subscribe할 topic 이름, queue size, callback 함수를 인자로 전달합니다.

subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::Int32>( topic_name, 10, 
       		std::bind(&DyrosCppSubscriber::topic_callback, this, _1));

 

이때도 메세지가 너무 빨리 도착해서 Node가 따라잡을 수 없다면 (spin이 되지 않거나, spin 주기가 느릴때), queue size에 따라 FIFO 방식으로 오래된 메세지는 버려집니다.

 

 

subscriber의 callback 함수는 꽤 단순한 구조입니다.

void topic_callback(const std_msgs::msg::Int32 & msg) const { 
	RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Hello ROS: %d", msg.data); 
}

 

들어오는 메세지의 data를 터미널에 출력합니다.

 

"cpp_sub.cpp"

main문이 있는 Subscriber의 source 파일입니다.

# include "cpp_pub_sub/cpp_sub.h" 

int main(int argc, char * argv[]) { 
    std::string node_name = "cpp_sub_node"; 
    std::string topic_name = "pub_sub_topic"; // Publisher와 일치할 것!!!

    rclcpp::init(argc, argv); 
    rclcpp::spin(std::make_shared<CppSubscriber>(node_name, topic_name)); 
    rclcpp::shutdown(); 

    return 0; 
}

 

Publisher와 마찬가지로 node를 만들고 spin 시킵니다.

이때 node_name은 오타가 나도 상관 없지만, topic_name은 publisher의 것과 같아야합니다.

 

4. package.xml, CMakeLists.txt 수정

"package.xml"

<package format="3">
...
<depend>rclcpp</depend> 
<depend>std_msgs</depend>
...
<\package>

 

<package> tag 사이에 rclcpp와 std_msgs에 대한 dependency를 추가합니다.

 

 

"CMakeLists.txt"

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED) 
find_package(rclcpp REQUIRED) 
find_package(std_msgs REQUIRED) 

include_directories(include)

add_executable(cpp_pub src/cpp_pub.cpp) 
ament_target_dependencies(cpp_pub rclcpp std_msgs) 
add_executable(cpp_sub src/cpp_sub.cpp) 
ament_target_dependencies(cpp_sub rclcpp std_msgs)

install(TARGETS cpp_pub cpp_sub
DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

 

 

5. Build

처음 패키지를 생성했던 경로에서 아래 명령을 수행합니다. 

colcon build --packages-select dyros_cmake

 

 

6. 두 Node 실행

터미널 창 두 개를 열어 하나에서는 publisher, 나머지 하나에서는 subscriber의 프로그램을 실행합니다.

ros2 run cpp_pub_sub cpp_pub
ros2 run cpp_pub_sub cpp_sub

 

실행 모습(왼:Publisher, 오른: Subscriber)

 

Build는 되는데 프로그램 실행이 안될때

source ~/.bashrc

 

Linux에서는 ~/.bashrc 파일이 수정된 경우 터미널을 재실행해야 적용되는데, source ~/.bashrc 명령을 통해 바로 반영할 수 있습니다.

이 명령을 실행하면 패키지가 잘 인식될 겁니다.

 

간단한 예제인데 기초부터 시작하는터라 코드 하나하나 분석하니 길어졌네요..

읽어주셔서 감사합니다!

'Software > Linux' 카테고리의 다른 글

[Linux] 윈도우 VirtualBox Ubuntu 22.04 LTS + ROS 2 Humble 설치  (1) 2025.01.04

'Software/Linux'의 다른글

  • 현재글[ROS2] Publish + Subscribe 기초 예제 (C++)

관련글

티스토리툴바