ROS2的DDS通信学习

# 1. 概述：

常见的一些通信模式

（1）广播模型

所有节点都可以在通道上广播消息，并且节点都可以收到消息。这个模型解决了服务器地址的问题，而且通信双方也不用单

独建立连接，但是广播通道上的消息太多了，所有节点都必须关心每条消息，其实很多是和自己没有关系的。

（2）DDS 通信（以数据为中心模式）

以数据为中心的 DDS 模型与广播模型有些类似：所有节点都可以在数据总线上发布和订阅消息，但每个节点只关心自己感兴趣的消息，忽略与自己无关的消息。可以理解成一个有很多独立通道的传送带，我们只取自己需要的那些。

DDS（Data Distribution Service）本身是 OMG 制定的实时数据分发标准，不是 ROS 专属概念；ROS 2 只是选择 DDS 作为默认通信实现，并在其上封装了话题、服务、动作等 ROS 层接口。QoS（服务质量）是 DDS 的核心能力，用来描述消息在可靠性、时效性、持久性等方面的传递要求。

参考资料：ROS 2 关于 DDS 的官方说明、About QoS

# 2.DDS 实际应用场景：

比如说我们对外循环发送 42 这个数据

ros2 topic pub /chatter std_msgs/msg/Int32 "data: 42" --qos-reliability best_effort

（1） ros2 topic pub 这里的 pub 其实是 publish 的省略，是出版发送的意思

• 作用：ROS 2 的命令行工具，用于向指定话题发布消息
• 类比：就像你在微信群里发送一条消息
• 替代工具：也可以使用编程方式（Python/C++ 节点）发布消息

（2） /chatter 这个通道的名称可以是任意的，是自己起的名字

• 作用：话题名称，消息将被发布到这个 "通道"
• 命名约定：
  • 以斜杠 / 开头，形成命名空间
  • 通常使用小写字母和下划线
  • 示例： /robot/speed 、 /sensor/temperature
• 实际场景：可以是任何节点订阅的话题名

（3） std_msgs/msg/Int32

• 作用：消息类型，定义了数据的结构

• 官方格式： <package>/<interface type>/<interface name> ，例如 std_msgs/msg/Int32

• 分解：

  • std_msgs ：标准消息包（ROS 2 内置）
  • msg ：包内的消息目录
  • Int32 ：具体的消息类型（32 位整数）

• 查看消息结构：

  bash

  	# 查看Int32消息的定义
  	ros2 interface show std_msgs/msg/Int32
  	# 输出：
  	# int32 data
  	# ↓ ↓
  	# 类型 字段名

• 常用消息类型：

  	std_msgs/msg/String # 字符串
  	std_msgs/msg/Float32 # 32位浮点数
  	geometry_msgs/msg/Twist # 速度指令（线速度和角速度）
  	sensor_msgs/msg/LaserScan # 激光雷达数据

  	# ✅ 标准消息
  	std_msgs/msg/String
  	geometry_msgs/msg/Twist
  	sensor_msgs/msg/LaserScan

  （4） "data: 42"

• 作用：消息的具体内容，采用 YAML 格式

• 语法： 字段名: 值

• 注意： ros2 topic pub 默认只发布一次，想要持续发送需要加 --rate 1 （每秒 1 次），否则另一个终端的 echo 可能只看到一条消息就结束

• 对应关系：

  yaml

  	# Int32消息只有一个字段"data"
  	data: 42
  	# 复杂消息示例（Twist消息）
  	linear:
  	x: 0.5
  	y: 0.0
  	z: 0.0
  	angular:
  	x: 0.0
  	y: 0.0
  	z: 0.2

• 特殊值：

  bash

  	# 发布空消息
  	ros2 topic pub /topic std_msgs/msg/Empty ""
  	# 布尔值
  	ros2 topic pub /topic std_msgs/msg/Bool "data: true"
  	# 字符串（注意引号）
  	ros2 topic pub /topic std_msgs/msg/String "data: 'Hello ROS 2'"
  	# 数组
  	ros2 topic pub /topic std_msgs/msg/Int32MultiArray "data: [1, 2, 3, 4]"

  • 需要注意的地方

  在发送语句里面

  	ros2 topic pub /character std_msgs/msg/Int32 "data: 56" --qos-reliability best_effort
  	如果不加空格的话，那么虚拟机终端就会返回
  	u@u-virtual-machine:~$ ros2 topic pub /fasong std_msgs/msg/Int32 "data:42" --qos-reliability best_effort
  	The passed value needs to be a dictionary in YAML format

  data:42 报错的原因不是单纯 “缺一个空格”：YAML 里 data: 42 会被解析成字典 {"data": 42} ，而 data:42 会被当作普通字符串，命令行工具要求传入的是字典格式，所以提示 The passed value needs to be a dictionary in YAML format 。因此冒号后必须留一个空格，这是 YAML 语法要求

  	# ✅ 正确语法（冒号后必须有空格）
  	key: value
  	data: 42
  	name: "John"

  (5) --qos-reliability best_effort

• 作用：指定服务质量策略中的可靠性设置

• QoS（Quality of Service）：ROS 2 的核心特性，控制消息传递的行为

• 重要规则：发布方与订阅方的 QoS 必须 “兼容”， reliable 和 best_effort 不能互通，这是 ROS 2 里很常见的调试问题

# 可靠性策略选项：

# 实际对比：

# 场景1：发布激光雷达数据（允许偶尔丢失）

ros2 topic pub /lidar sensor_msgs/msg/LaserScan "..." --qos-reliability best_effort

# 场景2：发布紧急停止指令（必须送达）

ros2 topic pub /emergency_stop std_msgs/msg/Bool "data: true" --qos-reliability reliable

其他常用 QoS 参数：

# 设置持久性（新订阅者能否收到历史消息）

--qos-durability volatile          # 不保存（默认，新订阅者只能收到订阅之后的消息）

--qos-durability transient_local   # 保存最后一条，晚到的订阅者也能收到

# 设置历史深度（保存多少条消息）

--qos-depth 10                     # 保存10条历史消息

# 设置存活策略（检测发布者是否存活）

--qos-liveliness automatic         # 自动检测

--qos-liveliness manual_by_topic   # 手动声明

# 设置截止时间（消息必须在指定时间内送达）

--qos-deadline 1000                # 1000毫秒（1秒）

# 3.ROS 2 接口规范

完整的消息类型格式为：

[包名]/[接口类型]/[具体类型名]

ROS 2 有三种类型的接口，必须明确指定：

# 消息（Message） → 必须有 /msg/

std_msgs/msg/Int32          # 数据消息

# 服务（Service） → 必须有 /srv/

example_interfaces/srv/AddTwoInts

# 动作（Action） → 必须有 /action/

example_interfaces/action/Fibonacci

# 4. 实际通讯

其中一个终端，运行

ros2 topic pub /chatter std_msgs/msg/Int32 "data: 42" --qos-reliability best_effort

另一个终端负责接收

ros2 topic echo /chatter --qos-reliability best_effort

echo 是一个完整的英文单词，就是回显的意思，其实就是发送者发什么，你显示什么

ros2 topic echo    # 回显话题内容（一看就懂）

ros2 topic list    # 列出当前所有话题

ros2 topic info /chatter   # 查看话题的类型、发布者、订阅者数量

ros2 topic hz /chatter     # 统计消息发布频率

更正：之前写的 ros2 topic print 不是 ROS 2 的命令，正确命令是 ros2 topic echo 。需要排查话题时，用 ros2 topic list 、 ros2 topic info 、 ros2 topic hz 这几个官方 CLI 工具即可。