ROS與STM32的通信流程如圖所示

主要包含兩個方面：

• 小車里程計數據的上傳與接收
• 控制指令的下發與接收

1.原始消息內容

在ROS中，里程計數據主要包括機器人的位姿(位置和姿態)，以及機器人的速度(線速度和角速度)。對于本實驗所用到的麥輪地面機器人，只需要知道機器人的x軸與y軸線速度、x軸與y軸位置、z軸角速度、偏航角即可。

由于對速度積分可以得到位置，對角速度積分可以得到角度，所以STM32端上傳的里程計數據只需要包括機器人的 x軸與y軸線速度、z軸角速度 ，ROS端在接收到這些數據后，進行積分即可得到位置和角度。

另外，在本實驗用到的STM32端集成了一個ICM20602姿態傳感器，其中內置了姿態解算算法，可以獲得準確的機器人姿態數據，因此本實驗使用STM32端上傳的偏航角來代替對角速度積分得到的航向角。

所以STM32上傳的里程計數據包括機器人的x軸線速度、y軸線速度、z軸角速度、偏航角。

與里程計數據類似，對于麥輪地面機器人，控制指令只需要包括機器人的x軸速度、y軸速度、z軸角速度即可，機器人坐標系如圖所示：

2.轉換為字節數組

知道了消息的原始數據，還需要將它轉換成傳輸效率更高的字節數組，如圖：

在C/C++中，有很多種將原始數據轉換為字節數組的方法，其中一種常用的方法是使用聯合體(union)。

聯合體的所有成員占用同一段內存，修改一個成員會影響其余成員，如果要實現一個float數據與字節數組的互相轉換，我們可以定義如下的聯合體：

typedef union{
  float data;
  uint8_t data8[4];
}data_u;

這個聯合體中有兩個成員，一個是32位的float數據data，另一個同樣是占據了32位字長的字節數組data8，根據聯合體的性質，這兩個成員所在的內存位置是一樣的，也就是說，改變其中任何一個成員的值，另一個也會被改變。

利用這個性質，我們就可以實現float與字節數據的互相轉換。

3.添加幀頭和校驗碼

本實驗選擇常用的0xAA 0x55作為幀頭，同時對原始數據轉換得到的字節數組進行求和，將結果保存在1字節數據中，作為校驗碼。

準備工作：

1.在ROS端安裝serial功能包

sudo apt-get install ros-melodic-serial

2.在ROS端創建一個功能包，命名為xrobot，添加依賴項roscpp rospy tf serial