【ros2】ROS2话题（Topic）通信完全指南：订阅与发布详解

ROS2话题（Topic）通信完全指南：订阅与发布详解

话题（Topic）是ROS2中最常用的通信机制，基于发布-订阅（Publish-Subscribe）模式，适用于单向、异步、高频的数据传输（如传感器数据、控制指令等）。本文将详细介绍话题的核心概念、发布与订阅的实现步骤（含Python和C++示例）及相关高级知识。

一、话题通信核心概念

1. 基本原理

• 发布者（Publisher）：向指定话题发送数据的节点。
• 订阅者（Subscriber）：接收指定话题数据的节点。
• 消息（Message）：话题传输的数据格式，由.msg文件定义（如std_msgs/String、sensor_msgs/Image）。
• 话题名称：全局唯一的标识符（如/camera/image、/cmd_vel），发布者和订阅者通过名称匹配通信。

2. 核心特点

• 多对多通信：一个话题可被多个发布者发布，也可被多个订阅者订阅。
• 异步通信：发布者和订阅者无需同步运行，数据通过ROS2底层缓存传递。
• 数据流向：单向传输（发布者→订阅者），适合传感器数据、状态监控等场景。
• 消息类型严格匹配：发布者和订阅者必须使用相同的消息类型，否则无法通信。

二、话题发布与订阅的通用步骤

1. 确定消息类型：选择现有标准消息（如std_msgs/String）或自定义消息（需先定义.msg文件）。
2. 创建功能包：包含发布者和订阅者节点，依赖对应消息包。
3. 实现发布者节点：创建发布者对象，周期性或按需发送消息。
4. 实现订阅者节点：创建订阅者对象，定义消息接收后的处理回调函数。
5. 编译与运行：编译功能包，启动节点验证通信。

三、Python实现：发布者与订阅者

1. 创建功能包

# 创建Python功能包，依赖rclpy（ROS2 Python库）和std_msgs（标准消息）
ros2 pkg create py_topic_demo --build-type ament_python --dependencies rclpy std_msgs

2. 实现发布者节点（发布字符串消息）

在py_topic_demo/py_topic_demo目录下创建talker.py：

import rclpy
from rclpy.node import Node
from std_msgs.msg import String  # 导入标准字符串消息类型class TalkerNode(Node):def __init__(self):super().__init__('python_talker')  # 节点名称：python_talker# 创建发布者：参数（消息类型，话题名称，队列长度）self.publisher_ = self.create_publisher(String,       # 消息类型'chatter',    # 话题名称10            # 队列长度（缓存10条消息）)# 创建定时器：每1秒触发一次回调（周期性发布消息）self.timer_ = self.create_timer(1.0,          # 时间间隔（秒）self.timer_callback  # 回调函数)self.count_ = 0  # 消息计数器self.get_logger().info("Python发布者已启动，话题：chatter")def timer_callback(self):# 构造消息内容msg = String()msg.data = f"Hello ROS2! 第 {self.count_} 条消息"self.count_ += 1# 发布消息self.publisher_.publish(msg)self.get_logger().info(f"发布: {msg.data}")  # 打印日志def main(args=None):rclpy.init(args=args)  # 初始化ROS2node = TalkerNode()    # 创建节点实例rclpy.spin(node)       # 运行节点（进入事件循环）node.destroy_node()    # 退出时销毁节点rclpy.shutdown()       # 关闭ROS2if __name__ == '__main__':main(