ROS学习（二）——ROS文件系统

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前言

学习ROS的文件系统，要了解几个重要的概念，主要包括
1.工作空间（workspace）
2.程序包（package）
3.节点（node）

工作空间

在ROS入门教程中，在开始所有的编程工作之前，首先是要创建一个catkin_ws，即catkin工作空间，需要创建这样一个工作空间的原因与这个catkin工具有关。
Catkin is a collection of CMake macros and associated code used to build packages used in ROS.参考网页
就是说，catkin是一些cmake宏的集合，以及用于编译ros程序包的相关代码，简单理解它就是一个编译程序的工具，具体实现上可以参看ros安装目录下的catkin_make的python脚本，实际上catkin_make的工作就是确认各种编译需要的文件的存在性以及路径，解析程序包之间的依赖关系等等，简单了解即可。
正是由于ros编译程序采用了catkin_make工具，因此我们需要将创建的程序包放在catkin工作空间中，这样就简化了编译程序的工作，省去了编写编译文件中的许多工作量。
更多关于catkin工作空间的资料，可以参考
http://wiki.ros.org/cn/ROS/Tutorials/CreatingPackage
http://docs.ros.org/api/catkin/html/
/opt/ros/indigo/bin/catkin_make

程序包

程序包的概念比较容易理解，可以将它视为一个解决方案，我们可以将同类功能的程序都放在一个程序包中，比如添加一个新的传感器驱动，我们就可以将它作为一个程序包。在ros中，创建一个程序包非常简单，在工作空间的src文件夹中新建一个文件夹，在该文件夹下添加src文件夹，include文件夹，一个CmakeList.txt文件以及package.xml文件。文件树的结构如下：

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workspace_folder/        -- WORKSPACE
  src/                   -- SOURCE SPACE
    CMakeLists.txt       -- 'Toplevel' CMake file, provided by catkin
    package_1/
	  src/
	  include/
      CMakeLists.txt     -- CMakeLists.txt file for package_1
      package.xml        -- Package manifest for package_1
    ...
    package_n/
	  src/
	  include/
      CMakeLists.txt     -- CMakeLists.txt file for package_n
      package.xml        -- Package manifest for package_n

需要注意的是，每个package文件夹下只能有一个描述文件，也只能生产一个程序包，但是可以将多个程序包放在一个元程序包的文件夹下。举个例子，一个机器人可能配置了许多传感器，每个传感器的驱动都是一个程序包，而所有传感器的程序包可以放在一个我们命名位drivers的元程序包中，用文件树描述如下：

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workspace_folder/        
  src/                   
    CMakeLists.txt       
	drivers/
	  driver_1/
	    src/
	    include/
        CMakeLists.txt    
        package.xml        
    ...
      driver_n/
	    src/
	    include/
        CMakeLists.txt     
        package.xml

这样组织文件带来的好处是使文件系统看起来更加简洁，可以将几个大类的功能分别放在相应的元程序包中，而不会使各种程序包放在一起显得杂乱无章。例如，一个机器人系统的软件系统包含驱动，感知，规划，显示等几个部分，我们就可以这样来组织文件：

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workspace_folder/        
  src/                   
    CMakeLists.txt       
	drivers/
	perception/
	planning/
	visualization/

关于package.xml文件和CmakeList.txt文件的具体内容和编写方式，放到下篇文章中详细描述。

节点

一个节点其实只不过是ROS程序包中的一个可执行文件。ROS节点可以使用topic与其他节点通信。节点可以发布或接收一个话题。节点也可以提供或使用某种服务。
我们最主要的工作就是要编写节点程序，这里就回到了我们熟悉的编写程序的部分，要编写源文件，头文件，在程序中定义节点的输入输出接口，执行算法，实现逻辑判断等等。编写完节点程序，要让该节点程序成为一个可执行文件，需要在CmakeList.txt添加相应的命令，这个等下篇细讲。

总结

总结一下，本文主要介绍了ros文件系统的组织形式，包括工作空间，程序包和节点，工作空间的创建可以说是一劳永逸，主要目的就是为了使用catkin工具，程序包就是一个解决方案，每次新建时都要用描述文件来配置，节点是一个可执行文件，CmakeList.txt用来对程序包和节点进行编译。
另外，ros wiki上关于文件系统的介绍多是关于文件系统指令的使用，rospack , roscd , rosls等，可以了解一下
http://wiki.ros.org/cn/ROS/Tutorials/NavigatingTheFilesystem