快速上手micro ros && RT-Thread（serial和udp方式）

1.準(zhǔn)備工作
克隆GitHub：RT-Thread主倉(cāng)：

$ git clone https://github.com/RT-Thread/rt-thread.git
克隆 env-windows：

$ git clone --recursive --depth 1 https://github.com/RT-Thread/env-windows.git
克隆下來(lái)的 env-windows 可以放在D盤(pán)，同時(shí)雙擊打開(kāi) env.exe，待啟動(dòng)ConEmu終端后將其注冊(cè)到右鍵列表

克隆指定win_arm-gcc分支micro_ros_rtthread_component倉(cāng)庫(kù)

$ git clone -b win_arm-gcc https://github.com/kurisaW/micro_ros_rtthread_component.git
目錄層次如下：

├─micro_ros_rtthread_component
│ ├─.images
│ ├─builder
│ │ ├─extra_packages
│ │ ├─metas
│ │ ├─microros_utils
│ │ └─patchs
│ │ ├─foxy
│ │ └─humble
│ ├─docs
│ ├─examples
│ ├─include
│ ├─package
│ │ └─micro_ros_rtthread_package
│ └─src
這里我們只需要micro_ros_rtthread_package目錄?。∽⒁獠灰獜?fù)制錯(cuò)了，將這個(gè)目錄復(fù)制到.env-windowspackages目錄下，之后micro_ros_rtthread_component目錄就可以刪掉了，同時(shí)我們修改.env-windowspackagesKconfig內(nèi)容如下：

source "$PKGS_DIR/packages/Kconfig"
source "$PKGS_DIR/micro_ros_rtthread_package/Kconfig"

2.指定bsp
選擇一份 bsp 進(jìn)行 micro_ros 的開(kāi)發(fā)，這里我使用的是 RTT 最近出的星火Spark

$ cd .rt-threadbspstm32stm32f407-rt-spark
去官網(wǎng)下載 gcc-arm-none-eabi-10-2020-q4-major-win32工具鏈，注意不用配置到環(huán)境變量中，以免發(fā)生沖突

修改 bsp 工程下的 rtconfig.py 文件，指定 gcc 工具鏈

回到.rt-threadbspstm32stm32f407-rt-spark目錄下，打開(kāi) ConEmu 執(zhí)行如下命令

$ pkgs --update
$ cd packages

此處克隆 micro_ros 配置倉(cāng)庫(kù)

$ git clone -b win_arm-gcc https://github.com/kurisaW/micro_ros_rtthread_component.git

生成CMakeLists.txt

$ cd ..
$ scons --target=cmake
此時(shí)我們?cè)诋?dāng)前目錄下就可以看見(jiàn)一個(gè) CMakeLists.txt文件了，同時(shí)我們進(jìn)入目錄.rt-threadbspstm32stm32f407-rt-sparkpackagesmicro_ros_rtthread_componentbuilder，找到toolchain.cmake文件，參考前面生成的CMakeLists.txt文件修改toolchain.cmake

再次回到.rt-threadbspstm32stm32f407-rt-spark目錄下，打開(kāi) ConEmu 勾選配置：

[ ] micro-ROS package for RTThread
[ ] Include examples
Distribution (Foxy) --->
Memory configuration --->
ROS node communication mode (serial) --->
其中在Memory configuration中的Publishers和Subscribers這兩個(gè)參數(shù)值要求大于2，因?yàn)樵?micro_ros 的示例工程：micro_ros_ping_pong要求至少兩個(gè)發(fā)布者和兩個(gè)訂閱者，同時(shí)我們選擇通信模式為 serial

此外，我們需要一個(gè)串口進(jìn)行通信，根據(jù)板載情況勾選一個(gè)串口設(shè)備，并確保該串口成功創(chuàng)建，同時(shí)我們使用 vscode 打開(kāi)文件packagesmicro_ros_rtthread_componentsrcrtt_serial_transport.c，搜索宏MICRO_ROS_SERIAL_NAME并修改為你新創(chuàng)建的串口設(shè)備名

3.編譯準(zhǔn)備工作
首先去官網(wǎng)安裝如下工具：

python（大于python36）
cmake（大于v3.22）

打開(kāi)windows powershell（管理員），安裝如下工具：

1.scons工具

$ pip3 install scons

2.GNU make工具，可以參考該issue(https://github.com/kurisaW/micro_ros_rtthread_component/issues/5)，這里我選擇的是使用choco安裝make

$ Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force; iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://chocolatey.org/install.ps1'))
$ choco install make

為了防止在下載過(guò)程中 GitHub 倉(cāng)庫(kù)拉取失敗，可以下一個(gè) Fastgithub 來(lái)加速 GitHub

4.開(kāi)始編譯
回到.rt-threadbspstm32stm32f407-rt-spark目錄下，鼠標(biāo)右鍵打開(kāi) windows powershell ，輸入如下命令：

scons --build_microros
此時(shí)我們就可以看到 python 會(huì)自動(dòng)安裝依賴(lài)包并且開(kāi)始下載 microros所需的依賴(lài)庫(kù)，并且該依賴(lài)庫(kù)的安裝位置位于 C:UsersUSERAppDataLocalTempmicro下，這里的配置項(xiàng)主要位于packagesmicro_ros_rtthread_componentbuilderSConscript文件中，由于不同的工具鏈和平臺(tái)所使用的一些標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)函數(shù)有不同差異，所以目前我是基于 cortex-M4 適配了 micro_ros 庫(kù)，在packagesmicro_ros_rtthread_componentbuildermicroros_utilsrepositories.py文件中更改了一些倉(cāng)庫(kù)分支為我修改的倉(cāng)庫(kù)分支，后續(xù)會(huì)以補(bǔ)丁文件的形式發(fā)布

編譯完成后會(huì)使用 ar 將所有依賴(lài)的 micro_ros 庫(kù)文件動(dòng)態(tài)鏈接成 packagesmicro_ros_rtthread_componentbuilderlibmicroroslibmicroros.a文件，同時(shí)將C:Users20537AppDataLocalTempmicromcuinstallinclude目錄復(fù)制到packagesmicro_ros_rtthread_componentbuilderlibmicrorosinclude目錄下

編譯完成后我們就得到了 rt-thread.elf 文件，可以使用 STM32CubeProgrammer 工具進(jìn)行燒錄到星火Spark上

5.WSL安裝及 usbipd 支持
WSL安裝：WSL的安裝具體可以看網(wǎng)上怎么操作的，此處不再贅述

Docker安裝：打開(kāi)wsl終端，使用官網(wǎng)腳本一鍵安裝即可

$ curl -fsSL https://test.docker.com -o test-docker.sh
$ sudo sh test-docker.sh

6.serial測(cè)試
相關(guān)命令：

windows powershell端

$ usbipd wsl list // 查看系統(tǒng)USB設(shè)備列表
$ usbipd wsl attach --hardware-id "usb-id" // 連接usb至wsl

wsl ubuntu20.04（注意：目前支持的microros版本：foxy支持的ubuntu版本為ubuntu20.04）

$ sudo docker run -it -v /dev:/dev --privileged microros/micro-ros-agent:foxy serial --dev /dev/ttyACM0 // 運(yùn)行docker microros：foxy代理
$ ros2 topic list // 查看ros topic列表
$ ros2 topic echo /micro_ros_rtt_subscriber // 打印話題詳情
$ ros2 topic pub /micro_ros_rtt_subscriber std_msgs/msg/Int32 data: 10 // 發(fā)布topic data值為10

7.udp4測(cè)試
準(zhǔn)備工作
1.首先需要在linux本地 搭建好 ROS 環(huán)境

請(qǐng)注意：我們安裝的ros版本為 foxy

2.搭建 micro-ros 構(gòu)建環(huán)境

打開(kāi)linux終端，按照如下步驟一步步走：

激活ros:foxy環(huán)境

$ source /opt/ros/foxy/setup.bash

創(chuàng)建工作區(qū)并拉取micro_ros_setup倉(cāng)庫(kù)

** mkdir /home/**user/microros_ws && cd /home/$user/microros_ws
$ git clone -b foxy https://github.com/micro-ROS/micro_ros_setup.git src/micro_ros_setup

更新rosdep

$ sudo apt update
$ export ROSDISTRO_INDEX_URL=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/rosdistro/index-v4.yaml
$ rosdep update --include-eol-distros
$ rosdep install --from-paths src --ignore-src -y
$ sudo apt-get install python3-pip

colcon編譯

$ colcon build
$ source install/local_setup.bash

創(chuàng)建一份固件工作區(qū)

$ ros2 run micro_ros_setup create_firmware_ws.sh host

構(gòu)建固件

$ ros2 run micro_ros_setup build_firmware.sh
$ source install/local_setup.bash

創(chuàng)建microros代理

$ ros2 run micro_ros_setup create_agent_ws.sh

構(gòu)建代理

$ ros2 run micro_ros_setup build_agent.sh
$ source install/local_setup.bash
完成上述工作后我們micro ros的代理環(huán)境就準(zhǔn)備就緒了

關(guān)鍵代碼

開(kāi)啟micro_ros 代理

ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent udp4 --port 9999
udp測(cè)試流程

幾點(diǎn)說(shuō)明
1.為什么編譯不使用 ConEmu ：因?yàn)?ConEmu 內(nèi)部集成的是 python27 ，而 micro_ros 編譯所需的 python 版本最低為 python36，建議使用 python38 及以上版本

2.如果是使用的串口方式通信，不推薦在虛擬機(jī)上運(yùn)行docker microros 代理，虛擬機(jī)似乎會(huì)造成消息的多次轉(zhuǎn)發(fā)，導(dǎo)致無(wú)法正常接收到數(shù)據(jù)，建議使用 windows wsl服務(wù)

3.如果是使用UDP通信的話，并且在wsl中運(yùn)行 agent ，需要允許 WLS 的出入站規(guī)則，可以打開(kāi)windows powershell ，并輸入如下代碼：

允許 WSL 入站規(guī)則，請(qǐng)打開(kāi) Windows PowerShell ，并輸入如下命令

$ New-NetFirewallRule -DisplayName "WSL" -Direction Inbound -InterfaceAlias "vEthernet (WSL)" -Action Allow

允許 WSL 出站規(guī)則，請(qǐng)打開(kāi) Windows PowerShell ，并輸入如下命令

$ New-NetFirewallRule -DisplayName "WSL" -Direction Outbound -InterfaceAlias "vEthernet (WSL)" -Action Allow
4.如果使用udp通信不建議使用docker運(yùn)行agent，docker不能直接外部訪問(wèn)IP，建議還是在linux本地搭建好 micro-ros代理環(huán)境

5.具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)在此處沒(méi)有具體說(shuō)明，如果是基于其他平臺(tái)移植，并且想要一起學(xué)習(xí)的可以艾特我一起討論，后面會(huì)考慮對(duì)多個(gè)架構(gòu)進(jìn)行支持適配