ROS與STM32的通信流程如圖所示

主要包含兩個(gè)方面：

• 小車?yán)锍逃?jì)數(shù)據(jù)的上傳與接收
• 控制指令的下發(fā)與接收

1.原始消息內(nèi)容

在ROS中，里程計(jì)數(shù)據(jù)主要包括機(jī)器人的位姿(位置和姿態(tài))，以及機(jī)器人的速度(線速度和角速度)。對(duì)于本實(shí)驗(yàn)所用到的麥輪地面機(jī)器人，只需要知道機(jī)器人的x軸與y軸線速度、x軸與y軸位置、z軸角速度、偏航角即可。

由于對(duì)速度積分可以得到位置，對(duì)角速度積分可以得到角度，所以STM32端上傳的里程計(jì)數(shù)據(jù)只需要包括機(jī)器人的 x軸與y軸線速度、z軸角速度 ，ROS端在接收到這些數(shù)據(jù)后，進(jìn)行積分即可得到位置和角度。

另外，在本實(shí)驗(yàn)用到的STM32端集成了一個(gè)ICM20602姿態(tài)傳感器，其中內(nèi)置了姿態(tài)解算算法，可以獲得準(zhǔn)確的機(jī)器人姿態(tài)數(shù)據(jù)，因此本實(shí)驗(yàn)使用STM32端上傳的偏航角來代替對(duì)角速度積分得到的航向角。

所以STM32上傳的里程計(jì)數(shù)據(jù)包括機(jī)器人的x軸線速度、y軸線速度、z軸角速度、偏航角。

與里程計(jì)數(shù)據(jù)類似，對(duì)于麥輪地面機(jī)器人，控制指令只需要包括機(jī)器人的x軸速度、y軸速度、z軸角速度即可，機(jī)器人坐標(biāo)系如圖所示：

2.轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組

知道了消息的原始數(shù)據(jù)，還需要將它轉(zhuǎn)換成傳輸效率更高的字節(jié)數(shù)組，如圖：

在C/C++中，有很多種將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組的方法，其中一種常用的方法是使用聯(lián)合體(union)。

聯(lián)合體的所有成員占用同一段內(nèi)存，修改一個(gè)成員會(huì)影響其余成員，如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)float數(shù)據(jù)與字節(jié)數(shù)組的互相轉(zhuǎn)換，我們可以定義如下的聯(lián)合體：

typedef union{
  float data;
  uint8_t data8[4];
}data_u;

這個(gè)聯(lián)合體中有兩個(gè)成員，一個(gè)是32位的float數(shù)據(jù)data，另一個(gè)同樣是占據(jù)了32位字長的字節(jié)數(shù)組data8，根據(jù)聯(lián)合體的性質(zhì)，這兩個(gè)成員所在的內(nèi)存位置是一樣的，也就是說，改變其中任何一個(gè)成員的值，另一個(gè)也會(huì)被改變。

利用這個(gè)性質(zhì)，我們就可以實(shí)現(xiàn)float與字節(jié)數(shù)據(jù)的互相轉(zhuǎn)換。

3.添加幀頭和校驗(yàn)碼

本實(shí)驗(yàn)選擇常用的0xAA 0x55作為幀頭，同時(shí)對(duì)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換得到的字節(jié)數(shù)組進(jìn)行求和，將結(jié)果保存在1字節(jié)數(shù)據(jù)中，作為校驗(yàn)碼。

準(zhǔn)備工作：

1.在ROS端安裝serial功能包

sudo apt-get install ros-melodic-serial

2.在ROS端創(chuàng)建一個(gè)功能包，命名為xrobot，添加依賴項(xiàng)roscpp rospy tf serial