ROS2 (一) - 建立第一個專案
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本系列教學文不會包含安裝ROS2這一步，相關內容可在官方網站找到:

[ROS2安裝教學](https://index.ros.org/doc/ros2/Installation/#installationguide)

本系列文章，採用以下系統配置:
* Ubuntu 18.04 x64
* ROS 2 Dashing Diademata
* C++ (rclcpp)
* Build: colcon

至於為什麼會有本系列文章，原因是因為學習ROS2，順便記錄以下以免忘記(金魚腦)。

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### 1-1 建立工作環境:

[參考](https://index.ros.org/doc/ros2/Tutorials/Workspace/Creating-A-Workspace/)

* 第一步，打開終端機，找到一個想要建立工作環境的目錄(如果有選擇性障礙，可以選擇桌面，如下) :

cd ~/Desktop

* 第二步，在該目錄底下建立我們的工作目錄(catkin_workspace) 和 專案放置的目錄(src):

mkdir -p catkin_workspace/src 
// 工作目錄(catkin_workspace)可自行取名

* 第三步，進到專案放置目錄(catkin_workspace/src):

建立專案的格式

ros2 pkg create --build-type <build的類型> <專案名稱> --dependencies <依賴的專案>

範例:

ros2 pkg create --build-type ament_cmake hello_word --dependencies rclcpp std_msgs

可以建立hello_word目錄，底下具有相關編譯檔，如下樹狀圖:
.
└── hello_word (專案目錄)
├── CMakeLists.txt (Cmake檔案)
├── include (標頭檔)
│   └── hello_word
├── package.xml (專案資訊)
└── src (原始碼存放目錄)

在繼續下去之前，讓我們來看看專案中兩個與建置相關的檔案:

* CMakeLists.txt:

# cmake最小需求版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
# 專案名稱
project(hello_word)

# 定義C語言編譯的標準為C99標準
# Default to C99
if(NOT CMAKE_C_STANDARD)
  set(CMAKE_C_STANDARD 99)
endif()

# 定義C++語言編譯的標準為C++14標準
# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

# 如果是GNU或Clang編譯器，則將顯示編譯時期的所有警告
if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

# 找到相關依賴包(之後如果要引入其他的依賴，需要將依賴加到這裡)
# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)
# uncomment the following section in order to fill in
# further dependencies manually.
# find_package(<dependency> REQUIRED)

if(BUILD_TESTING)
  find_package(ament_lint_auto REQUIRED)
  # the following line skips the linter which checks for copyrights
  # uncomment the line when a copyright and license is not present in all source files
  #set(ament_cmake_copyright_FOUND TRUE)
  # the following line skips cpplint (only works in a git repo)
  # uncomment the line when this package is not in a git repo
  #set(ament_cmake_cpplint_FOUND TRUE)
  ament_lint_auto_find_test_dependencies()
endif()

ament_package()

* package.xml:

// xml檔案版本
<?xml version="1.0"?>
<?xml-model href="http://download.ros.org/schema/package_format3.xsd" schematypens="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"?>
// package的版本(這裡很重要，確認版本為2(含)以上)
<package format="3">
  // 專案名稱
  <name>hello_word</name>
  // 專案版本
  <version>0.0.0</version>
  // 專案描述
  <description>TODO: Package description</description>
  <maintainer email="維護者的Email">維護者的名稱</maintainer>
  // License
  <license>TODO: License declaration</license>
  // 建置工具
  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>
  // 依賴的專案
  <depend>rclcpp</depend>
  <depend>std_msgs</depend>
  
  <test_depend>ament_lint_auto</test_depend>
  <test_depend>ament_lint_common</test_depend>
  
  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

* 第四步，在原始碼存放目錄(catkin_workspace/src/hello_word/src)下，建立名為hello_word.cpp的C++原始檔(CPP)，內容如下:

// 引入C++ 時間函式庫
#include <chrono>
// 引入C++ 記憶體管理函式庫
#include <memory>

// 引入ROS2 C++函式庫
#include "rclcpp/rclcpp.hpp"
// 引入ROS2 std_msgs訊息函式庫
#include "std_msgs/msg/string.hpp"

using namespace std::chrono_literals;

/* This example creates a subclass of Node and uses std::bind() to register a
* member function as a callback from the timer. */

// 建立一個新節點，名稱為hello_word，發佈Topic名稱為hello
class MinimalPublisher : public rclcpp::Node
{
  public:
    MinimalPublisher()
    : Node("hello_word"), count_(0)
    {
      // 建立發布節點名稱
      publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("hello", 10);
      // timer_callback每500ms執行一次
      timer_ = this->create_wall_timer(
      500ms, std::bind(&MinimalPublisher::timer_callback, this));
    }

  private:
    void timer_callback()
    {
      auto message = std_msgs::msg::String();
      message.data = "Hello, world! " + std::to_string(count_++);
      RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "Publishing: '%s'", message.data.c_str());
      publisher_->publish(message);
    }
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    size_t count_;
  };

  int main(int argc, char * argv[])
  {
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<MinimalPublisher>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
  }

* 第五步，將我們建置原始碼的資訊，加到CMakeLists.txt檔案裡:

// 添加檔案編譯資訊<hello_word: 節點名稱，src/publisher_member_function.cpp: 原始檔位置>
add_executable(hello_word src/publisher_member_function.cpp)
// 添加編譯依賴
ament_target_dependencies(hello_word rclcpp std_msgs)
// 將編譯完的檔案放置lib/${PROJECT_NAME}目錄下
install(TARGETS
  hello_word
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

加完後:

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(hello_word)

# Default to C99
if(NOT CMAKE_C_STANDARD)
  set(CMAKE_C_STANDARD 99)
endif()

# Default to C++14
if(NOT CMAKE_CXX_STANDARD)
  set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
endif()

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

# find dependencies
find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

if(BUILD_TESTING)
  find_package(ament_lint_auto REQUIRED)
  # the following line skips the linter which checks for copyrights
  # uncomment the line when a copyright and license is not present in all source files
  #set(ament_cmake_copyright_FOUND TRUE)
  # the following line skips cpplint (only works in a git repo)
  # uncomment the line when this package is not in a git repo
  #set(ament_cmake_cpplint_FOUND TRUE)
  ament_lint_auto_find_test_dependencies()
endif()

add_executable(hello_word src/hello_word.cpp)
ament_target_dependencies(hello_word rclcpp std_msgs)
install(TARGETS
  hello_word
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

ament_package()

* 第六步，回到工作目錄的根目錄(catkin_workspace)，編譯專案:

colcon build

編譯結果如圖:


編譯完成後，會看到工作目錄(catkin_workspace)底下多了，三個目錄:

build
log
install

詳細目錄內容介紹，之後再其他章節在介紹

* 第七步，引入專案環境變數並執行節點:

引入環境變數

source install/setup.bash

執行節點:
格式

ros2 run <package_name> <executable_name>

執行我們的節點:

ros2 run hello_word hello_word


最後開一個新的終端機，執行:

ros2 topic echo /hello

就可以看到我們發布的內容了