如何在C++中使用posix和信号符号的ROS服务和串行通信？

Question

我对C/C++中的并发和并行编程很陌生，所以我需要在我的项目中得到一些帮助。

我希望在C++中使用POSIX和信号量运行多个进程。所以程序的结构应该是下面的结构。首先，我打开串口( Raspberry PI 4的串行通信)。当串行打开时，两个进程正在运行

首先，主线程自动运行并执行以下操作:线程请求ODOM更新(来自微控制器的压力和IMU )并发布它们。同样，每0.3秒检查调制解调器收件箱，如果有新的东西，它就会发布。

另一个仅根据ROS服务的要求检测到调制解调器收件箱中有新消息，请停止(在第一个主进程上)并在串行端口上执行(发布)。然后，第一个过程恢复正常工作。

因此，我首先尝试做一些类似于这些的伪C++代码，但我需要帮助，因为我对并发性和并行性还不熟悉。就是这里

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>
#include <unistd.h>
sem_t mutex;

void* thread(void* arg) { //function which act like thread

   //Main Thread
   // Here code for ASK ODOM UPDATE..
   // Here code for CHECK MODEM INBOX...
   sem_wait(&mutex); //wait state
   
   // ENTER in the second Process
   // Here code for the second process which run on DEMAND..
   // ROS SERVICES
   
   // Here code for CHECK The MODEM INBOX and HALT the First Process
   // Here code for EXECUTE on SERIAL PORT(PUBLISH)
   sleep(0.1); //critical section 
   printf("\nCompleted...\n"); //comming out from Critical section
   sem_post(&mutex);
}

main() {
   sem_init(&mutex, 0, 1);
   pthread_t th1,th2;
   pthread_create(&th1,NULL,thread,NULL);
   sleep(1);
   pthread_create(&th2,NULL,thread,NULL);
   //Join threads with the main thread
   pthread_join(th1,NULL);
   pthread_join(th2,NULL);
   sem_destroy(&mutex);
}

因此，我不确定这是在C++上实现的正确方法。在实现方面有什么帮助，或者对实际的C++代码有帮助吗？谢谢

Answer 1

幸运的是，ROS允许您决定要使用什么样的线程模型(http://wiki.ros.org/roscpp/Overview/Callbacks%20and%20Spinning)。

您可以使用ros::AsyncSpinner：

主线程启动在后台运行的AsyncSpinner，侦听ROS消息，并在自己的线程中调用ROS回调函数。

然后，您的主线程关心您的串口连接，并转发/发布消息。在伪代码中，它可以如下所示：

#include <ros/ros.h>
#include <mutex>
#include <std_msgs/Float32.h>

std::mutex mutex_;

void callback(std_msgs::Float32ConstPtr msg) {
    // reentrant preprocessing
    {
        std::lock_guard<std::mutex> guard( mutex_ );
        // work with serial port
    }
    // reentrant posprocessing
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    ros::init(argc, argv, "name");
    ros::NodeHandle node("~");
    ros::Subscriber sub = node.subscribe("/test", 1, callback);

    ros::AsyncSpinner spinner(1);
    spinner.start();

    while(ros::ok()) {
        // reentrant preprocessing
        {
            std::lock_guard<std::mutex> guard(mutex_);
            // work with serial port
        }
        // reentrant postprocessing
    }
}

您可以看到关键的代码块。在这里，两个线程都是同步的，即一次只有一个线程处于关键路径。

我使用了C++互斥锁，因为它是C++ std的方式，但是您当然可以更改它。

此外，您也可以在主线程中等待串口消息，以减少芯片上的热产生。