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Rosserial的用法

这篇文章中，我们介绍了如何在stm32中通过串口添加ROS的功能和接口，这篇文章接着上篇，介绍如何通过VCP虚拟串口来提升Rosserial的性能。

通过cube添加VCP驱动

首先按网上教程用cube在项目中添加VCP虚拟串口，具体步骤就不详述了，到处都能找到，这里要强调的是，USB FS模式下必须设置48Mhz的时钟。

修改VCP驱动

我们需要修改usbd_cdc_if.c 和usbd_cdc_if.h文件

打开usbd_cdc_if.c ，首先修改CDC_Receive_FS()回调函数，代码如下：

static int8_t CDC_Receive_FS(uint8_t* Buf, uint32_t *Len)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  WirteRingbuffer(&usb_vcp_ringbuf,Buf,*Len);
  
  USBD_CDC_SetRxBuffer(&hUsbDeviceFS, &Buf[0]);
  USBD_CDC_ReceivePacket(&hUsbDeviceFS);
  return (USBD_OK);
  /* USER CODE END 6 */
}

其实只添加了

WirteRingbuffer(&usb_vcp_ringbuf,Buf,*Len);

这一行，usb_vcp_ringbuf是一个环形缓冲区，我们将usb串口接收到的数据暂存到里面。

接下来在usbd_cdc_if.c 中，还是添加三个函数，分别是Vcp_Read、Vcp_Write和Vcp_Available，代码如下：

uint32_t Vcp_Available(void) {
  return GetRingbufferValidLen(&usb_vcp_ringbuf);
}
//从接收缓冲区中读取
uint8_t Vcp_Read(void) {
  uint8_t ch = 0;
  taskENTER_CRITICAL();
  ReadRingbuffer(&usb_vcp_ringbuf,&ch,1);
  taskEXIT_CRITICAL();
  return ch;
}
//通过usb_vcp向外发送
void Vcp_Write(uint8_t *Buf, uint16_t Len) {
  while (CDC_Transmit_FS(Buf, Len) != HAL_OK) {
    osDelay(1);
  };
}

代码也很简单，这里主要强调两点：

1. VCP接收回调函数CDC_Receive_FS是中断里面执行的，也就是说，对环形缓冲区usb_vcp_ringbuf进行写操作是在中断中完成的，而Vcp_Read中，对环形缓冲区进行读操作是在任务里面完成的，因此最好对读环形缓冲区加一个保护，最简单的方式就是加一个临界区，当然也可以用信号量来实现
2. Vcp_Write通过VCP发送数据时，由于有个等待发送ok的过程，最好在等待的循环中加一个osDelay(1)，以便留给操作系统更多调度时间

最后我们在usbd_cdc_if.h中添加上述三个函数的声明

 /* USER CODE BEGIN EXPORTED_FUNCTIONS */
void Vcp_Write(uint8_t* Buf, uint16_t Len);
uint8_t Vcp_Read(void);
uint32_t Vcp_Available(void);
/* USER CODE END EXPORTED_FUNCTIONS */

修改Rosserial接口

同样的，进入STM32Hardware.h文件，分别实现三个函数：int read()、 void write(uint8_t *data, int length)及unsigned long time()就可以了

class STM32Hardware {
protected:
public:
  STM32Hardware() {}
  void init() {}
  int read() {
    if (Vcp_Available()) {
      return Vcp_Read();
    } else {
      return -1;
    }
  }
  void flush(void) {}
  void write(uint8_t *data, int length) { Vcp_Write(data, length); }
  unsigned long time() { return HAL_GetTick(); }

protected:
};

其它说明

1. 改为VCP后，将stm32通过虚拟串口接入上位机，串口识别的名字可能会有变化，默认可能会变成/dev/ttyACM0，另外，使用serial_node.py连接stm32时，波特率的设置是没有意义的，实际传输是按照USB的速度执行。传输速度比普通串口还是要快得多的。
2. 按默认配置实际使用中，如果通过rosserial收发的消息较多，有可能会收到错误提示：
   
   
   
   Message from device dropped: message larger than buffer.
   
   
   
   这是由于Node Handle中默认定义的输入输出缓冲大小太小造成，我们打开项目的ros.h文件，找到下面的代码。

namespace ros
{
  typedef NodeHandle_<STM32Hardware, 25, 25, 512, 512> NodeHandle; // default 25, 25, 512, 512
}

这个模板NodeHandle_的定义在ros/node_handle.h里

/* Node Handle */
template<class Hardware,
         int MAX_SUBSCRIBERS = 25,
         int MAX_PUBLISHERS = 25,
         int INPUT_SIZE = 512,
         int OUTPUT_SIZE = 512>

可以看到这四个数分别表示最大的订阅消息数、最大发送消息数、输入和输出缓冲大小。我们把后面两个数改大即可，在ros.h中修改NodeHandle的声明，根据自己芯片的可用内存大小适当改大两个缓冲区即可。比如我改成了1024

namespace ros
{
  typedef NodeHandle_<STM32Hardware, 25, 25, 1024, 1024> NodeHandle; // default 25, 25, 512, 512
}

除此之外，VCP本身还有个缓冲区大小，在usbd_cdc_if.h中，有两个宏定义，分别是APP_RX_DATA_SIZE和APP_TX_DATA_SIZE ，如果stm32内存比较充裕，这个也可以尽量大点，我一般设为2048

#define APP_RX_DATA_SIZE  2048
#define APP_TX_DATA_SIZE  2048