# 3.3 Topic ## 3.3.1 簡介 ROS的通信方式是ROS最為核心的概念，ROS系統的精髓就在于它提供的通信架構。ROS的通信方式有以下四種： * Topic 主題 * Service 服務 * Parameter Service 參數服務器 * Actionlib 動作庫 ## 3.3.2 Topic ROS中的通信方式中，topic是常用的一種。對于實時性、周期性的消息，使用topic來傳輸是最佳的選擇。topic是一種點對點的單向通信方式，這里的“點”指的是node，也就是說node之間可以通過topic方式來傳遞信息。topic要經歷下面幾步的初始化過程：首先，publisher節點和subscriber節點都要到節點管理器進行注冊，然后publisher會發布topic，subscriber在master的指揮下會訂閱該topic，從而建立起sub-pub之間的通信。注意整個過程是單向的。其結構示意圖如下：  Subscriber接收消息會進行處理，一般這個過程叫做**回調(Callback)**。所謂回調就是提前定義好了一個處理函數（寫在代碼中），當有消息來就會觸發這個處理函數，函數會對消息進行處理。 上圖就是ROS的topic通信方式的流程示意圖。topic通信屬于一種異步的通信方式。下面我們通過一個示例來了解下如何使用topic通信。 ## 3.3.3 通信示例 參考下圖，我們以攝像頭畫面的發布、處理、顯示為例講講topic通信的流程。在機器人上的攝像頭拍攝程序是一個node（圓圈表示,我們記作node1），當node1運行啟動之后，它作為一個Publisher就開始發布topic。比如它發布了一個topic（方框表示），叫做`/camera_rgb`，是rgb顏色信息，即采集到的彩色圖像。同時，node2假如是圖像處理程序,它訂閱了`/camera_rgb`這個topic，經過節點管理器的介紹，它就能建立和攝像頭節點（node1）的連接。 那么怎么樣來理解**“異步”**這個概念呢？在node1每發布一次消息之后，就會繼續執行下一個動作，至于消息是什么狀態、被怎樣處理，它不需要了解；而對于node2圖像處理程序，它只管接收和處理`/camera_rgb`上的消息，至于是誰發來的，它不會關心。所以node1、node2兩者都是各司其責，不存在協同工作，我們稱這樣的通信方式是異步的。  ROS是一種分布式的架構，一個topic可以被多個節點同時發布，也可以同時被多個節點接收。比如在這個場景中用戶可以再加入一個圖像顯示的節點，我們在想看看攝像頭節點的畫面，則可以用自己的筆記本連接到機器人上的節點管理器，然后在自己的電腦上啟動圖像顯示節點。 這就體現了分布式系統通信的好處：擴展性好、軟件復用率高。 **總結三點**： 1. topic通信方式是異步的，發送時調用publish()方法，發送完成立即返回，不用等待反饋。 2. subscriber通過回調函數的方式來處理消息。 3. topic可以同時有多個subscribers，也可以同時有多個publishers。ROS中這樣的例子有：/rosout、/tf等等。 ## 3.3.4 操作命令 在實際應用中，我們應該熟悉topic的幾種使用命令，下表詳細的列出了各自的命令及其作用。 | 命令 | 作用 | | :------: | :------: | | `rostopic list` | 列出當前所有的topic | | `rostopic info topic_name` | 顯示某個topic的屬性信息 | | `rostopic echo topic_name` | 顯示某個topic的內容 | | `rostopic pub topic_name ...` | 向某個topic發布內容| | `rostopic bw topic_name` | 查看某個topic的帶寬| | `rostopic hz topic_name` | 查看某個topic的頻率| | `rostopic find topic_type` | 查找某個類型的topic| | `rostopic type topic_name` | 查看某個topic的類型(msg)| 如果你一時忘記了命令的寫法，可以通過`rostopic help`或`rostopic command -h`查看具體用法。 ## 3.3.5 測試實例 1. 首先打開`ROS-Academy-for-Beginners`的模擬場景，輸入`roslaunch robot_sim_demo robot_spawn_launch`,看到我們仿真的模擬環境。該`launch`文件啟動了模擬場景、機器人。 2. 查看當前模擬器中存在的topic，輸入命令`rostopic list`。可以看到許多topic，它們可以視為模擬器與外界交互的接口。 3. 查詢topic`/camera/rgb/image_raw`的相關信息：`rostopic info /camera/rgb/image_raw`。則會顯示類型信息type，發布者和訂閱者的信息。 4. 上步我們在演示中可以得知，并沒有訂閱者訂閱該主題，我們指定`image_view`來接收這個消息，運行命令`rosrun image_view image_view image:=<image topic> [transport]`。我們可以看到message，即是上一步中的type。 5. 同理我們可以查詢攝像頭的深度信息depth圖像。 6. 在用鍵盤控制仿真機器人運動的時候，我們可以查看速度指令topic的內容`rostopic echo /cmd_vel` ，可以看到窗口顯示的各種坐標參數在不斷的變化。 通過這些實例的測試，幫助我們更快的掌握topic各種操作命令的使用，以及對topic通信的理解。 ##小結 topic的通信方式是ROS中比較常見的單向異步通信方式，它在很多時候的通信是比較易用且高效的。但是有些需要交互的通信時該方式就顯露出自己的不足之處了，后續我們會介紹雙向同步的通信方式service。