1. micro-ROS整体架构

1. 应用层: 用户编写的代码

2. rclc层: C语言客户端库，提供简化的API

3. rcl层: ROS客户端库，提供核心功能

4. rmw层: ROS中间件接口

5. DDS层: 实时发布订阅协议(使用Micro XRCE-DDS)

6. 传输层: 通信方式(UART、UDP等)

2. 关键组件及其作用

2.1 分配器(Allocator)

• 作用：负责内存管理，为ROS操作分配和释放内存

• 目的：在资源受限设备上实现高效内存管理

• 特点：使用静态内存池，避免动态内存分配导致的碎片化

2.2 初始化选项(Init Options)

• 作用：配置ROS系统初始化参数

• 目的：设置DDS域ID、QoS策略等全局配置

• 参数传递：通常以引用方式传递，由函数填充内容

2.3 RMW选项(RMW Options)

• 作用：配置ROS中间件(RMW)的参数

• 目的：设置通信方式、地址、端口等

• 特点：micro-ROS使用Micro XRCE-DDS作为中间件

2.4 支持器(Support)

• 作用：封装ROS上下文和初始化状态

• 目的：简化初始化过程，管理ROS上下文

• 内容：包含context、allocator等基础组件

2.5 节点(Node)

• 作用：表示ROS计算图中的一个实体

• 目的：提供命名空间和通信入口点

• 特点：每个节点有独立的名称和命名空间

2.6 发布者(Publisher)和订阅者(Subscriber)

• 作用：实现话题通信机制

• 目的：发送或接收特定类型的消息

• 参数：节点引用、消息类型支持、话题名称

2.7 定时器(Timer)

• 作用：定期触发回调函数

• 目的：实现周期性任务，如定期发布消息

• 参数：支持器引用、超时时间(纳秒)、回调函数

2.8 执行器(Executor)

• 作用：管理回调函数的执行

• 目的：处理定时器触发和消息接收事件

• 特点：支持多种执行策略(ON_NEW_DATA, ALWAYS等)

• handle_num：表示执行器可以管理的最大句柄数量

3. 接口调用流程

1. 创建分配器：定义内存管理策略

2. 初始化选项：设置全局配置

3. 配置RMW：设置通信方式

4. 初始化支持器：创建ROS上下文

5. 创建节点：定义通信实体

6. 创建通信原语：发布者、订阅者、服务等

7. 创建定时器：设置周期性任务

8. 初始化执行器：管理回调执行

9. 添加句柄到执行器：关联定时器和订阅者

10. 运行执行器：处理事件和回调

4. 参数传递规则

1. 初始化函数：
• 第一个参数通常是要初始化的对象的指针
• 最后一个参数通常是分配器

2. 获取函数：
• 返回值通常是获取到的对象
• 或通过指针参数返回获取到的值

3. 设置函数：
• 第一个参数通常是要设置的对象的指针
• 后续参数是要设置的值

4. 引用传递：
• 大多数ROS对象通过指针传递
• 这样可以避免复制大对象

5. 返回值：
• 大多数函数返回rcl_ret_t类型的状态码
• RCL_RET_OK表示成功
• 其他值表示各种错误

5. 资源管理注意事项

1. 初始化顺序：按照依赖关系初始化组件

2. 资源限制：根据设备资源调整参数
• 消息缓冲区大小
• 执行器句柄数量
• 发布者/订阅者数量

3. 释放顺序：按照初始化的相反顺序释放资源

4. 错误检查：使用RCCHECK宏检查每个操作的返回值

6. 使用建议

1. 使用rclc层的函数(如rclc_node_init_default)而不是rcl层函数，简化代码

2. 为执行器分配足够的句柄数量(等于定时器+订阅者数量)

3. 使用RCL_MS_TO_NS宏将毫秒转换为纳秒

4. 使用ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT宏获取消息类型支持

5. 在资源受限设备上，尽量减少消息大小和通信频率