如何在ROS中调用.so文件

设备

笔者有一个需求，需要结合ROS做模拟量采集。有一种解决方法是ADC芯片+STM32主控，通过串口的方式与上位机通信，但串口通信速度很慢，达不到要求遂放弃。也考虑过使用NI的数据采集卡，貌似NI没有给ubuntu作配套，也放弃了。在淘宝上找到一款凌智电子的DAQ，价格便宜，也能满足使用需求，故做记录。

系统环境 ubuntu20.04 + ROS noetic

硬件设备 i5-12500+凌智电子DAQ122

驱动下载

驱动要到gitee下载，支持ubuntu x86_64的驱动要注意分支TestZKFT。

git clone --branch=TestZKFT https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/DAQ122-IPC.git

下在之后可以尝试运行几个demo，都是用Qt写的，也可以拷贝Linux/libdaq的目录单独开发。最关键的是 liblibdaq-2.0.0.so这个文件，下面以ROS为例子怎么调用.so文件。

结合cmake的使用

新建工作空间，功能包等流程不再赘述，网上已经有很多教程了。着重讲cmakelist的配置。

沿用官方demo中QT的使用，因此

find_package(
  Qt5 REQUIRED COMPONENTS Core Widgets
)

除此之外,还要包含头文件目录,除了包含官方libdaq的路径以外，还要包含QT安装的路径

include_directories(
  include/daq_122  #自己写了一个.h文件
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
  ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include/daq_122
  ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include/daq_122/include
  ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/include/daq_122/third_party/include

  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
  ${Qt5Core_INCLUDE_DIRS}
  ${Qt5Widgets_INCLUDE_DIRS}
)

链接官方的.so库文件

link_directories(
  lib/x86_64 # 相对路径，指定动态链接库的访问路径
  ${catkin_LIB_DIRS}
)

再就是ROS 编译C++的cmake写法了。虽然so文件叫liblibdaq-2.0.0，但cmake中需要去掉一个lib才能执行下去。

add_library(${PROJECT_NAME}
  src/daq_read.cpp
)
add_executable(daq_read src/daq_read.cpp)
add_dependencies(daq_read ${${PROJECT_NAME}_EXPORTED_TARGETS} ${catkin_EXPORTED_TARGETS})
target_link_libraries(daq_read
  ${catkin_LIBRARIES}
  libdaq-2.0.0   #这里额外注意，编译时候cmake会自动加个前缀lib
  Qt5::Core
  Qt5::Widgets
)

至此，完成了cmakelist的写法。

此外还有package.xml文件，需要引用如下

<buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>
  <build_depend>roscpp</build_depend>
  <build_depend>rospy</build_depend>
  <build_depend>std_msgs</build_depend>
  <build_depend>qtbase5-dev</build_depend>
  <build_depend>geometry_msgs</build_depend>
  <build_export_depend>roscpp</build_export_depend>
  <build_export_depend>rospy</build_export_depend>
  <build_export_depend>std_msgs</build_export_depend>
  <build_export_depend>geometry_msgs</build_export_depend>
  <exec_depend>roscpp</exec_depend>
  <exec_depend>rospy</exec_depend>
  <exec_depend>std_msgs</exec_depend>
  <exec_depend>qtbase5-dev</exec_depend>
  <exec_depend>geometry_msgs</exec_depend>

其中geometry_msgs是笔者实现自己功能用的一个包，可以不用，其他的包都是必须的。

ROS的写法

现在要写一个.h文件，定义一些变量。之前cmake已经有了对QT的引用，因此直接用QT函数就行。

# ifndef DAQ_READ_H
# define DAQ_READ_H
#include <ros/ros.h>
#include <QVector> 
#include <QDebug>
#include <geometry_msgs/Vector3.h>
#include <libdaq/device/DAQ122/daq122.h>
using namespace libdaq::device;
DAQ122 daq_device;
uint8_t adc_channel_state_ = 0b11111111;
uint8_t legal_channel_size = 8;
uint32_t storage_depth = 1;
QVector<QVector<double>> receive_data(8);
geometry_msgs::Vector3 laser_distance;
# endif

各个变量的作用，参考官方的示例即可。

接下来是C++文件,运行程序要求有sudo 权限。笔者这里用前三个姿态,以5K频率读，再以5K频率发送，设置如下

#include <ros/ros.h>
#include <geometry_msgs/Vector3.h>
#include "data_read.h"

/*
    运行这个程序要求sudo权限
    sudo su
    然后输入你的用户名+密码

    包含两部分 ros+daq读取
*/

void DAQcallback()
{
    auto read_result = true;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        // 判断当前通道是否打开，没有打开则跳过
        if((adc_channel_state_ & (0b00000001) << i) == 0){
            continue;
        }
        // 读取数据
        read_result = daq_device.TryReadADCData(i, receive_data[i].data(), receive_data[i].size(), 1000);
        if(!read_result){

        }
    }
    QVector<double> x_data(storage_depth);
    for (int var = 0; var < storage_depth; ++var) {
        x_data[var] = 1000.0 / storage_depth *  var;
    }
    // read_result = daq_device.TryReadADCData(1,receive_data.data(),10,10);
    // 只配置了三个通道
    auto current_buffer_size = daq_device.GetADCBufferDataSize(0);
    qDebug() << receive_data[1];
    // 停止读取
    // daq_device.StopADCCollection();
    // receive_data[0].clear();
    // receive_data[1].clear();
    // receive_data[2].clear();
    laser_distance.x = receive_data[0].at(0);
    laser_distance.y = receive_data[1].at(0);
    laser_distance.z = receive_data[2].at(0);

}

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 初始化DAQ122
    if (!daq_device.InitializeDevice())
    {
        std::cout << "InitializeDevice Error";
    }
    if(!daq_device.ConnectedDevice())
    {
        std::cout << "ConnectedDevice Error";
    }

    // 采样范围5V
    auto voltage_range = DAQVoltage::Voltage5V;
    // 采样频率定义为1KHz
    auto sample_rate = DAQADCSampleRate::SampleRate5K;
    if (!daq_device.ConfigureADCParameters(sample_rate, voltage_range)) 
    {
        std::cout << "Configure Error";
    }
    // 配置前三个通道为输入
    adc_channel_state_ = DAQADCChannel::AIN1 | DAQADCChannel::AIN2 | DAQADCChannel::AIN3;
    daq_device.ConfigADCChannel(adc_channel_state_);

    // 开始采集数据
    daq_device.StartADCCollection();

    // 定义存储数组
    for (int var = 0; var < receive_data.size(); ++var) {
        receive_data[var].resize(storage_depth);
    }

    // ros初始化
    ros::init(argc,argv,"daq_pub_node");
    ros::NodeHandle nh;
    // 1ms 执行一次
    ros::Publisher daq_pub = nh.advertise<geometry_msgs::Vector3>("daq_pub",10);

    ros::Duration(1).sleep();
    // 判断当前数据是否已经满足读取的条件
    if(!daq_device.ADCDataIsReady(storage_depth)){
        std::cout << "not enough" << std::endl;
    }

    auto read_result = true;
    for (int i = 0; i < legal_channel_size; i++) {
        // 判断当前通道是否打开，没有打开则跳过
        if((adc_channel_state_ & (0b00000001) << i) == 0){
            continue;
        }

        // 读取数据
        read_result = daq_device.TryReadADCData(i, receive_data[i].data(), receive_data[i].size(), 1000);
        if(!read_result){
            // qDebug() << "Error";
        }
    }

    QVector<double> x_data(storage_depth);
    for (int var = 0; var < storage_depth; ++var) {
        x_data[var] = 1000.0 / storage_depth *  var;
    }
    ros::Rate daq_rate(5000);
    while (ros::ok())
    {
        DAQcallback();
        daq_pub.publish(laser_distance);

        daq_rate.sleep();
    }
    // ros::spin();
    return 0;
}