TL3588 工控单板 ROS2 开发实战：交叉编译、机器人通信与功能包部署全流程
前 言
本文档主要演示基于单板机/工控机的ROS系统（版本：ROS2 Humble）使用说明，包括ROS系统镜像编译、镜像替换，以及ROS系统测试的方法。
备注：本文适用于SBC-TL3588单板机及EPC-TL3588工控机系列（由SBC-TL3588单板机搭配扩展板与外壳组成），文中所有演示均基于4GByte LPDDR4X + 32GByte eMMC硬件配置的单板机开展。
开发环境
Windows开发环境：Windows10 64bit、Windows7 64bit
Linux开发环境：VMware16.2.5、Ubuntu22.04.4 64bit
系统版本：Tronlong-Desktop 22.04（类Ubuntu）、Linux-6.1.141、U-Boot 2017.09
sysroot：rk3588-Tronlong-Desktop-22.04-sysroot-[版本号].tar.gz
应用开发交叉编译工具链：aarch64-linux-gnu-gcc（版本为11.4.0，通过网络下载）
ROS：ROS2 Humble
术语表
为便于阅读，下表对文档出现的关键术语进行解释；对于广泛认同释义的术语，在此不做注释。
注意事项
1、我司ROS系统源码基于ROS官方获取，并参考瑞芯微官方文档进行编译。更多信息请查看“6-开发参考资料\Rockchip官方参考文档\Linux\ApplicationNote\”目录下的《Rockchip_Instruction_Linux_ROS2_CN》文档。
2、无特殊说明，默认从eMMC启动系统，使用DEBUG作为调试串口，使用HDMI显示屏作为显示输出。
一、ROS系统测试
执行如下命令，配置单板机测试环境。
Target#export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros/humble //设置COLCON_CURRENT_PREFIX环境变量，并将其值指向ROS2 Humble的安装目录
Target#source /opt/ros/humble/local_setup.sh //执行ROS2 Humble的环境设置脚本，从而将ROS2的命令、库路径、功能包信息等加载到当前的Shell会话中
图 1
1.1 基于Python的通信功能测试
执行如下命令，创建Log目录，用于保存ROS程序运行的Log。
Target#mkdir -p /root/.ros/log
图 2
执行如下命令，启动ROS节点订阅消息。
Target#ros2 run demo_nodes_py listener &
图 3
执行如下命令，启动ROS节点发布消息，实现订阅消息节点与发布消息节点之间的通信。此时单板机串口调试终端将会打印两节点间通信的信息，如下图所示。按"Ctrl + C"可退出测试程序，即让发布消息的节点退出。
Target#ros2 run demo_nodes_py talker
图 4
执行如下命令，根据系统进程号关闭所有ROS节点。进程号请以实际情况为准。
Target#ps -a
Target#kill 2244
Target#kill 2246
图 5
1.2 基于C++的通信功能测试
执行如下命令，创建Log目录，用于保存ROS程序运行的Log。
备注：若已创建Log目录，可跳过此步骤。
Target#mkdir -p /root/.ros/log
图 6
执行如下命令，启动ROS节点订阅消息。
Target#ros2 run demo_nodes_cpp listener &
图 7
执行如下命令，启动ROS节点发布消息，实现订阅消息节点与发布消息节点之间的通信。此时单板机串口调试终端将会打印两节点间通信的信息，如下图所示。按"Ctrl + C"可退出测试程序，即让发布消息的节点退出。
Target#ros2 run demo_nodes_cpp talker
图 8
执行如下命令，根据系统进程号关闭所有ROS节点。进程号请以实际情况为准。
Target#ps -a
Target#kill 2273
Target#kill 2274
图 9
1.3 turtlesim（小海龟）测试
执行如下命令，配置单板机测试环境。
备注：若已配置单板机测试环境，可跳过此步骤。
Target#export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros/humble //设置COLCON_CURRENT_PREFIX环境变量，并将其值指向ROS2 Humble的安装目录
Target#source /opt/ros/humble/local_setup.sh //执行ROS2 Humble的环境设置脚本，从而将ROS2的命令、库路径、功能包信息等加载到当前的Shell会话中
图 10
执行如下命令，创建Log目录，用于保存ROS程序运行的Log。
备注：若已创建Log目录，可跳过此步骤。
Target#mkdir -p /root/.ros/log
图 11
执行如下命令，后台运行小海龟程序。
Target#ros2 run turtlesim turtlesim_node &
图 12
图 13
执行如下命令，发布话题消息，使小海龟转圈。
Target#ros2 topic pub --rate 1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"
图 14
参数解析：
ros2 topic pub：发布消息到主题；
--rate 1：发布消息速率，设置为1次每秒；
/turtle1/cmd_vel：主题名称；
geometry_msgs/msg/Twist：发布消息类型；
{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}：发布消息的内容，线速度(linear)为x方向上的2.0、角速度(angular)为z轴方向上的1.8。
图 15
二、ROS开发
请先参考《开发环境搭建》文档进行VMware虚拟机与Ubuntu安装，并参考《应用开发手册》文档正确安装sysroot。本小节主要演示基于上位机Ubuntu的ROS系统编译与镜像制作方法。
2.1 开发环境搭建
打开Ubuntu终端，执行如下命令，安装编译所需的colcon工具。
Host#sudo apt install curl
Host#sudo curl -sSL https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/ros.key -o /usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg
图 16
因网络问题，下载GPP密钥可能会失败，若无法下载，可将产品资料“4-软件资料/Demo/other”目录下的ros-archive-keyring.gpg文件拷贝到Ubuntu系统"/usr/share/keyrings/"目录。执行如下命令，安装ros工具。
Host#sudo cp ros-archive-keyring.gpg /usr/share/keyrings/
Host#sudo echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/ros-archive-keyring.gpg] https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros2/ubuntu jammy main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/ros2.list > /dev/null
Host#sudo apt update
Host#sudo apt install ros-humble-ros-base -y
图 17
图 18
图19
执行如下命令，安装编译所需的colcon工具。
Host#curl -s https://packagecloud.io/install/repositories/dirk-thomas/vcstool/script.deb.sh | sudo bash //下载并运行vcstool的安装脚本
Host#sudo apt update //更新软件包列表
Host#sudo apt-get install -y python3-pip python3-rosdep2 python3-rosinstall-generator python3-vcstool build-essential //安装ROS2开发所需的工具和依赖
Host#pip3 install -U colcon-common-extensions //安装colcon-common-extensions工具
Host#pip3 uninstall empy //卸载旧版empy包
Host#pip3 install empy==3.3.4 //安装指定版本3.3.4的empy包
图 20
图 21
图 22
图23
执行如下命令，配置环境变量。
Host#export PATH=${PATH}:/home/tronlong/.local/bin //将用户本地bin目录添加到PATH环境变量
图 24
2.2 编译ROS软件包
请根据交叉编译工具链实际解压路径，执行如下命令，配置交叉编译工具链。
Host#source /home/tronlong/RK3588/environment //配置交叉编译工具链环境变量
Host#source /opt/ros/humble/local_setup.bash //执行ROS2的本地安装脚本，配置ROS2的运行环境
图 25
执行如下命令，创建ROS软件包的工作目录，并进入该目录，目录可命名为任意名称。
Host#mkdir ros2_project_test
Host#cd ros2_project_test
图 26
执行如下命令，创建ROS软件包源码目录，并进入该目录。
Host#mkdir src
Host#cd src
图 27
执行如下命令，在源码目录下生成my_package包。本案例以构建CPP功能包为例，如需构建Python功能包可将参数ament_cmake改为ament_python。
Host#ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node my_package //建一个名为my_package的ROS软件包
图 28
参数解析：
--build-type ament_cmake ：指定软件包的构建类型为ament_cmake。
--node-name my_node：为软件包指定了一个my_node节点。
--my_package：软件包的名称为my_package。
完成构建后，ROS软件包源码目录结构如下所示。可根据实际需要对"my_package/src/my_node.cpp"进行修改。
图 29
返回ROS软件包工作目录，编译软件包。
Host#cd ..
Host#colcon build
图 30
编译完成后在当前目录下生成如下目录，目录内容如下表所示。
图 31
2.3 ROS软件测试
请将完成编译的ROS软件包中install目录拷贝至单板机系统"/opt/ros/humble"目录下，执行如下命令配置ROS的运行环境与命令行工具。
Target#export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros/humble //设置当前ROS工作空间前缀为Humble安装路径
Target#source /opt/ros/humble/local_setup.sh //执行ROS2的本地安装脚本，配置ROS2的运行环境
图 32
执行如下命令，加载ROS软件包环境。
Target#export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros/humble/install //设置当前ROS工作空间前缀为ROS软件包安装路径
Target#source /opt/ros/humble/install/local_setup.sh //执行ROS2的本地安装脚本，配置ROS2的运行环境
图 33
执行如下命令，运行ROS软件包，可以看到当前ROS软件包程序运行打印结果。
Target#ros2 run my_package my_node //运行自定义节点my_node
图 34