《精通ROS机器人编程（原书第2版） 》 —1.4　理解ROS的文件系统

1.4　理解ROS的文件系统

ROS不仅是一个开发框架，它提供了各种工具和软件库，还提供了类似OS的功能（如硬件抽象、软件包管理、开发人员工具链等），因此我们可以将 ROS 视为一种超操作系统（meta-operating system）。与真正的操作系统一样， ROS 文件以特定的方式组织在硬盘上，如图1-1所示。

图1-1　ROS文件系统级

以下是文件系统中每个模块的说明：

软件包：ROS软件包是ROS框架中最基本的单位，它们包含一个或多个ROS程序 （称为节点）、库、配置文件等。它们组合在一起作为一个单元。软件包是 ROS 软件中基本的构成项和发布项。

超软件包：超软件包指的是一个或多个相关的软件包以松散的形式组合在一起。本质上讲，超软件包是一种虚拟软件包，不包含任何源代码，也不包含常见软件包中的各种文件。

超软件包清单：超软件包清单类似于软件包清单，区别在于它可能包含其他软件包，即那些运行时需要的依赖项，并且声明了一个export（导出）标识。

消息 （.msg）：ROS消息是从一个ROS进程发送到另一个进程的一种信息。我们可以在一个软件包的 msg 文件夹中定义消息（my_package/msg/MyMessageType.msg），其中“.msg”是消息文件的扩展名。

服务（.srv）：ROS服务是一种进程间的请求/应答方式。应答和请求的数据类型可以在一个软件包的srv文件夹内定义 （my_package/srv/MyServiceType.srv）。

软件包仓库：大多数ROS 软件包采用版本控制系统（Version Control System，VCS） 进行维护，如 Git、Subversion（svn）、Mercurial （hg） 等。在一个版本控制系统下的一组软件包称为软件包仓库，仓库中的软件包可以通过catkin自动发布工具bloom进行对外发布。

图1-2是一个软件包的文件和文件夹的组织示意图，后面几节将介绍如何创建这个软件包。

1.4.1　ROS软件包

ROS软件包的典型结构如图1-3所示。

图1-3　C++ ROS软件包的典型结构

下面简单介绍每个文件夹和文件的用途：

config：ROS 软件包用到的所有配置文件都在此文件夹中。此文件夹由用户创建，一般习惯将其命名为 config，将配置文件放置其中。

include/package_name：此文件夹包含了ROS 软件包用到的头文件和库文件。

script：可执行的 Python 脚本放在此文件中。在图1-3中，我们可以看到两个示例脚本。

src：此文件夹存放C++ 源代码。

launch：此文件夹存放启动一个或多个 ROS 节点的启动文件。

msg：此文件夹包含用户定制化消息的定义。

srv：此文件夹包含各种服务的定义。

action：此文件夹包含动作文件。下一章将介绍这类文件的详细内容。

package.xml：这是软件包清单文件。

CMakeLists.txt：此文件包含编译软件包的各类指令。

为了能创建、修改、使用 ROS软件包，我们需要先了解一些常用命令。下面是一些使用ROS软件包的常用命令：

catkin_create_pkg：此命令用于创建一个新软件包。

rospack：此命令用于获取软件包相关的信息。

catkin_make：此命令用于在工作区中编译软件包。

rosdep：此命令将安装一个软件包所需的系统依赖项。

为了能使用软件包，ROS提供了一个类似bash的命令，将其命名为rosbash（http://wiki.ros.org/rosbash）， 可用于浏览和操作ROS软件包。下面是若干rosbash 命令：

roscd：此命令用软件包的名称、软件包集的名称或特殊位置信息切换当前所在文件夹。如将软件包的名称作为参数传给该命令，系统将切换到那个软件包所在的文件夹。

roscp：此命令用于从软件包中复制文件。

rosed：此命令用于使用 vim 编辑器编辑一个文件。

rosrun：此命令用于在软件包内运行一个可执行文件。

图1-4显示了常见的软件包内package.xml 文件的定义。

图1-4　软件包的package.xml 文件结构

软件开发

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