# 3.3 Topic ## 3.3.1 简介 ROS的通信方式是ROS最为核心的概念，ROS系统的精髓就在于它提供的通信架构。ROS的通信方式有以下四种： * Topic 主题 * Service 服务 * Parameter Service 参数服务器 * Actionlib 动作库 ## 3.3.2 Topic ROS中的通信方式中，topic是常用的一种。对于实时性、周期性的消息，使用topic来传输是最佳的选择。topic是一种点对点的单向通信方式，这里的“点”指的是node，也就是说node之间可以通过topic方式来传递信息。topic要经历下面几步的初始化过程：首先，publisher节点和subscriber节点都要到节点管理器进行注册，然后publisher会发布topic，subscriber在master的指挥下会订阅该topic，从而建立起sub-pub之间的通信。注意整个过程是单向的。其结构示意图如下：  Subscriber接收消息会进行处理，一般这个过程叫做**回调(Callback)**。所谓回调就是提前定义好了一个处理函数（写在代码中），当有消息来就会触发这个处理函数，函数会对消息进行处理。 上图就是ROS的topic通信方式的流程示意图。topic通信属于一种异步的通信方式。下面我们通过一个示例来了解下如何使用topic通信。 ## 3.3.3 通信示例 参考下图，我们以摄像头画面的发布、处理、显示为例讲讲topic通信的流程。在机器人上的摄像头拍摄程序是一个node（圆圈表示,我们记作node1），当node1运行启动之后，它作为一个Publisher就开始发布topic。比如它发布了一个topic（方框表示），叫做`/camera_rgb`，是rgb颜色信息，即采集到的彩色图像。同时，node2假如是图像处理程序,它订阅了`/camera_rgb`这个topic，经过节点管理器的介绍，它就能建立和摄像头节点（node1）的连接。 那么怎么样来理解**“异步”**这个概念呢？在node1每发布一次消息之后，就会继续执行下一个动作，至于消息是什么状态、被怎样处理，它不需要了解；而对于node2图像处理程序，它只管接收和处理`/camera_rgb`上的消息，至于是谁发来的，它不会关心。所以node1、node2两者都是各司其责，不存在协同工作，我们称这样的通信方式是异步的。  ROS是一种分布式的架构，一个topic可以被多个节点同时发布，也可以同时被多个节点接收。比如在这个场景中用户可以再加入一个图像显示的节点，我们在想看看摄像头节点的画面，则可以用自己的笔记本连接到机器人上的节点管理器，然后在自己的电脑上启动图像显示节点。 这就体现了分布式系统通信的好处：扩展性好、软件复用率高。 **总结三点**： 1. topic通信方式是异步的，发送时调用publish()方法，发送完成立即返回，不用等待反馈。 2. subscriber通过回调函数的方式来处理消息。 3. topic可以同时有多个subscribers，也可以同时有多个publishers。ROS中这样的例子有：/rosout、/tf等等。 ## 3.3.4 操作命令 在实际应用中，我们应该熟悉topic的几种使用命令，下表详细的列出了各自的命令及其作用。 | 命令 | 作用 | | :------: | :------: | | `rostopic list` | 列出当前所有的topic | | `rostopic info topic_name` | 显示某个topic的属性信息 | | `rostopic echo topic_name` | 显示某个topic的内容 | | `rostopic pub topic_name ...` | 向某个topic发布内容| | `rostopic bw topic_name` | 查看某个topic的带宽| | `rostopic hz topic_name` | 查看某个topic的频率| | `rostopic find topic_type` | 查找某个类型的topic| | `rostopic type topic_name` | 查看某个topic的类型(msg)| 如果你一时忘记了命令的写法，可以通过`rostopic help`或`rostopic command -h`查看具体用法。 ## 3.3.5 测试实例 1. 首先打开`ROS-Academy-for-Beginners`的模拟场景，输入`roslaunch robot_sim_demo robot_spawn_launch`,看到我们仿真的模拟环境。该`launch`文件启动了模拟场景、机器人。 2. 查看当前模拟器中存在的topic，输入命令`rostopic list`。可以看到许多topic，它们可以视为模拟器与外界交互的接口。 3. 查询topic`/camera/rgb/image_raw`的相关信息：`rostopic info /camera/rgb/image_raw`。则会显示类型信息type，发布者和订阅者的信息。 4. 上步我们在演示中可以得知，并没有订阅者订阅该主题，我们指定`image_view`来接收这个消息，运行命令`rosrun image_view image_view image:=<image topic> [transport]`。我们可以看到message，即是上一步中的type。 5. 同理我们可以查询摄像头的深度信息depth图像。 6. 在用键盘控制仿真机器人运动的时候，我们可以查看速度指令topic的内容`rostopic echo /cmd_vel` ，可以看到窗口显示的各种坐标参数在不断的变化。 通过这些实例的测试，帮助我们更快的掌握topic各种操作命令的使用，以及对topic通信的理解。 ##小结 topic的通信方式是ROS中比较常见的单向异步通信方式，它在很多时候的通信是比较易用且高效的。但是有些需要交互的通信时该方式就显露出自己的不足之处了，后续我们会介绍双向同步的通信方式service。