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ROS 2软件包概念简介

1. ROS 2软件包是什么？

一个包可以被认为是你的 ROS 2 代码的容器。如果您希望能够安装您的代码或与他人共享，那么您需要将其组织在一个包中。借助软件包，您可以发布您的 ROS 2 作品并允许其他人轻松构建和使用它。 ROS 2 中的包创建使用 ament 作为其构建系统，并使用 colcon 作为其构建工具。您可以使用官方支持的 CMake 或 Python 创建包，但确实存在其他构建类型。

2. ROS 2软件包是如何构成的？

ROS 2 Python 和 CMake 包都有自己的最低要求内容：

CMake

package.xml：包含关于软件包的元信息的文件
CMakeLists.txt：描述了如何在包内构建代码的文件

最简单的包可能有一个看起来像这样的文件结构：

my_package/
     CMakeLists.txt
     package.xml

Python

package.xml：包含关于软件包的元信息的文件
setup.py：包含如何安装软件包的说明
setup.cfg：当软件包有可执行文件时，需要setup.cfg，以便ros2 run能找到它们
/<package_name>：一个与你的软件包同名的目录，被ROS 2工具用来寻找你的软件包，包含__init__.py

最简单的包可能有一个看起来像这样的文件结构：

my_package/
      setup.py
      package.xml
      resource/my_package

3. 工作空间中的包

一个工作区可以包含任意数量的包，每个包都在自己的文件夹中。您还可以在一个工作区（CMake、Python 等）中包含不同构建类型的包。你不能有嵌套的包。最佳做法是在您的工作区中有一个 src 文件夹，并在其中创建您的包。这使工作区的顶层保持“干净”。一个普通的工作区可能看起来像：

workspace_folder/
    src/
      package_1/
          CMakeLists.txt
          package.xml

      package_2/
          setup.py
          package.xml
          resource/package_2
      ...
      package_n/
          CMakeLists.txt
          package.xml

1. 创建一个包

进入到在前面的教程中创建的ros_ws文件夹中：

cd ~/ros2_ws/src

在ROS 2中，创建一个新包的命令语法是：
CMake：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake <package_name>

Python：

ros2 pkg create --build-type ament_python <package_name>

对于本教程，您将使用可选参数 --node-name 来在包中创建一个简单的 Hello World 类型可执行文件。在您的终端中输入以下命令：
CMake：

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

Python：

ros2 pkg create --build-type ament_python --node-name my_node my_package

现在你将在工作区的src目录下有一个新的文件夹，名为my_package。

运行该命令后，你的终端将返回以下信息：
CMake：

going to create a new package
package name: my_package
destination directory: /home/user/ros2_ws/src
package format: 3
version: 0.0.0
description: TODO: Package description
maintainer: ['<name> <email>']
licenses: ['TODO: License declaration']
build type: ament_cmake
dependencies: []
node_name: my_node
creating folder ./my_package
creating ./my_package/package.xml
creating source and include folder
creating folder ./my_package/src
creating folder ./my_package/include/my_package
creating ./my_package/CMakeLists.txt
creating ./my_package/src/my_node.cpp

Python：

going to create a new package
package name: my_package
destination directory: /home/user/ros2_ws/src
package format: 3
version: 0.0.0
description: TODO: Package description
maintainer: ['<name> <email>']
licenses: ['TODO: License declaration']
build type: ament_python
dependencies: []
node_name: my_node
creating folder ./my_package
creating ./my_package/package.xml
creating source folder
creating folder ./my_package/my_package
creating ./my_package/setup.py
creating ./my_package/setup.cfg
creating folder ./my_package/resource
creating ./my_package/resource/my_package
creating ./my_package/my_package/__init__.py
creating folder ./my_package/test
creating ./my_package/test/test_copyright.py
creating ./my_package/test/test_flake8.py
creating ./my_package/test/test_pep257.py
creating ./my_package/my_package/my_node.py

你可以看到自动生成的新软件包的文件。

2. 构建软件包

将包放在工作区中特别有价值，因为您可以通过在工作区根目录中运行 colcon build 来一次构建许多包。否则，您将不得不单独构建每个包。返回到工作区的根目录：

cd ~/ros2_ws

然后构建软件包：

colcon build

回想一下上一个教程，您的 ros2_ws 中也有 ros_tutorials 包。您可能已经注意到运行 colcon build 也会构建 turtlesim 包。当您的工作区中只有几个包时这很好，但是当有很多包时，colcon 构建可能需要很长时间。下次只构建 my_package 包，你可以运行：

colcon build --packages-select my_package

3. source设置文件

要使用你的新包和可执行文件，首先打开一个新的终端，并source你的ROS 2主安装。

source /opt/ros/humble/setup.bash

然后，在ros2_ws目录下，运行下面的命令，source你的工作空间：

. install/local_setup.bash

现在，你的工作空间已经被添加到你的路径（path）中，你将能够使用你的新包的可执行文件。

4. 使用包

要运行你在创建软件包时使用 --node-name 参数创建的可执行文件，请输入以下命令：

ros2 run my_package my_node

终端返回信息如下：
CMake：

hello world my_package package

Python：

Hi from my_package.

5. 检查软件包内容

在 ros2_ws/src/my_package 里面，你会看到 ros2 pkg 自动生成的文件和文件夹：
CMake：

CMakeLists.txt  include  package.xml  src

my_node.cpp在src目录里面。这是你将来所有自定义C++节点的地方。
Python：

my_package  package.xml  resource  setup.cfg  setup.py  test

my_node.py在my_package目录里面。这是你将来所有自定义Python节点的地方。

6. 自定义 package.xml

你可能已经注意到在创建你的软件包后的返回信息中，描述（description）和许可（license）字段包含了TODO注释。这是因为包的描述和许可声明不是自动设置的，但如果你想发布你的包，则需要设置。维护者（maintainer）字段可能也需要填入。

在ros2_ws/src/my_package，用你喜欢的文本编辑器打开package.xml：
CMake：

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model
   href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd"
   schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
 <name>my_package</name>
 <version>0.0.0</version>
 <description>TODO: Package description</description>
 <maintainer email="user@todo.todo">user</maintainer>
 <license>TODO: License declaration</license>

 <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

 <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
 <test_depend>ament_lint_common</test_depend>

 <export>
   <build_type>ament_cmake</build_type>
 </export>
</package>

Python：

<?xml version="1.0"?>
<?xml-model
   href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd"
   schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
<package format="3">
 <name>my_package</name>
 <version>0.0.0</version>
 <description>TODO: Package description</description>
 <maintainer email="user@todo.todo">user</maintainer>
 <license>TODO: License declaration</license>

 <test_depend>ament_copyright</test_depend>
 <test_depend>ament_flake8</test_depend>
 <test_depend>ament_pep257</test_depend>
 <test_depend>python3-pytest</test_depend>

 <export>
   <build_type>ament_python</build_type>
 </export>
</package>

在维护者（maintainer）一行输入你的名字和电子邮件然后，编辑描述（description）行以总结该软件包：

<description>Beginner client libraries tutorials practice package</description>

然后更新许可证（license）一行。你可以在这里阅读更多关于开放源代码许可证的信息。由于这个包只用于实践，所以使用任何许可证都是安全的。我们使用Apache许可证2.0（Apache License 2.0）：

<license>Apache License 2.0</license>

完成编辑后，不要忘记保存。

在许可证标签下方，您会看到一些以 _depend 结尾的标签名称。这是你的 package.xml 将列出它对其他包的依赖关系的地方，供 colcon 搜索。 my_package 很简单，没有任何依赖关系，但您会在接下来的教程中看到这个空间的使用。

Python：
setup.py文件包含与package.xml相同的描述、维护者和许可字段，所以你也需要设置这些字段。它们需要在两个文件中完全匹配。版本和名称（package_name）也需要完全匹配，并且应该在两个文件中自动填充。

from setuptools import setup

package_name = 'my_py_pkg'

setup(
 name=package_name,
 version='0.0.0',
 packages=[package_name],
 data_files=[
     ('share/ament_index/resource_index/packages',
             ['resource/' + package_name]),
     ('share/' + package_name, ['package.xml']),
   ],
 install_requires=['setuptools'],
 zip_safe=True,
 maintainer='TODO',
 maintainer_email='TODO',
 description='TODO: Package description',
 license='TODO: License declaration',
 tests_require=['pytest'],
 entry_points={
     'console_scripts': [
             'my_node = my_py_pkg.my_node:main'
     ],
   },
)

编辑维护者（maintainer）、维护者邮件（maintainer_email）和描述行（description），使之与package.xml匹配。

Creating a package：创建一个软件包

ROS 2软件包概念简介

1. ROS 2软件包是什么？

2. ROS 2软件包是如何构成的？

CMake

Python

3. 工作空间中的包

1. 创建一个包

2. 构建软件包

3. source设置文件

4. 使用包

5. 检查软件包内容

6. 自定义 package.xml

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