使用CubeIDE生成STM32与Micro-ROS代码的简单方法

1、内容前提

        前面一些操作基本是之前的老版本的时候进行的操作，比较繁琐，过程也比较多，这里我们尝试使用只用CubeIDE来生成编译代码，避免操作上的繁琐和出错。

2、在CubeIDE上先创建一个自己对应型号的CubeIDE工程

        进入工程目录，git clone microros 源码 

        输入命令下载

git clone https://github.com/micro-ROS/micro_ros_stm32cubemx_utils.git

进入CubeIDE 打开  Project -> Settings -> C/C++ Build -> Settings -> Build Steps Tab 在 Pre-build steps 中添加如下代码

docker pull microros/micro_ros_static_library_builder:humble && docker run --rm -v ${workspace_loc:/${ProjName}}:/project --env MICROROS_LIBRARY_FOLDER=micro_ros_stm32cubemx_utils/microros_static_library_ide microros/micro_ros_static_library_builder:humble

添加micro-ROS的库文件：

        在 Project -> Settings -> C/C++ Build -> Settings -> Tool Settings Tab -> MCU GCC Compiler -> Include paths 中添加  （这里有个坑！  必须在路径前面添加 ../ 才可以不然报错！）

../micro_ros_stm32cubemx_utils/microros_static_library_ide/libmicroros/include

添加micro-ROS预编译库：

Project -> Settings -> C/C++ Build -> Settings -> MCU GCC Linker -> Libraries 

在Library search path (-L)中添加：

<ABSOLUTE_PATH_TO>/micro_ros_stm32cubemx_utils/microros_static_library_ide/libmicroros  其中一注意红色部分是自己的绝对路径！如下我的命令所示

/home/ubuntu/STM32CubeIDE/workspace_1.14.0/Micro_ROS_CubeIDE/micro_ros_stm32cubemx_utils/microros_static_library_ide/libmicroros

在Libraries (-l)中添加：

microros

将如下

extra_sources/microros_time.c

extra_sources/microros_allocators.c

extra_sources/custom_memory_manager.c

extra_sources/microros_transports/dma_transport.c 

拷贝到工程 Core->Src 中

 在CubeIDE 工程右击Refresh 即可出现添加文件

开始编译提示docker权限问题（前提是已安装docker，前面章节有介绍如何安装） 

添加docker group

sudo groupadd docker

# 最后一个为你自己的当前用户名
sudo usermod -aG docker ubuntu

newgrp docker

# 测试是否成功添加  运行docker hello程序
docker run hello-world

测试看到Hello from Docker！  代表成功 

继续编译CubeIDE工程 

发现还是报错，经过一番尝试需要在终端中输入

sudo chmod 666 /var/run/docker.sock

再次编译发现可以开始预编译了，从docker拉文件了

这时候网络正常的时候就等待。。。。 

中间在预编译阶段容易出现错误，大多数是网络的问题，可以多尝试几次即可。

编译完成成功如下：

上述过程说明我们的可以已经成功在CubeIDE中部署了Micro-ROS的开发环境，接下来我们按照我Micro-ROS和自己的需求来定制我们的工程。 

配置RCC时钟，这里我们的PCB为外置8Mhz无源晶振

配置FreeRTOS,直接选择V2版本即可，功能更强 

按照之前章节提示，修改默认任务栈空间为3000，内存分配改成静态，为什么这么改之前章节也有介绍。

根据自己的PCB设计配置与主机通信的串口，这里我们为uart1 

串口的模式和中断DMA RX的配置如图：

Mode ： Asynchronous

USART1_RX:    1、Priority 改为Very High   2、DMA Request Setting中的Mode改为Circular

USART1_TX:    Priority 改为Very High 即可

在串口配置的NVIC Settings中  勾选上 USART1 global interrupt 

 

设置FreeRTOS时间基准源，整个FreeRTOS时间基于此时钟，必须保证精准和稳定，随意选择一个不用的TIMER时钟即可，我们这里选择TIM1 

配置时钟系统，我们设置到最大168Mhz，设置为外部时钟源

在Project Manager中修改CubeIDE生成代码的时候风格，便于管理

 

配置完成后，我们参考CubeIDE的工程中的micro_ros_stm32cubemx_utils文件夹中的sample_main.c文件修改整个工程

在修改之前右击自己的工程.ioc文件生成代码命令Generate Code（我这里已经生成所以是灰色）

复制如下代码到freertos.c文件中的如图位置

#include <rcl/rcl.h>
#include <rcl/error_handling.h>
#include <rclc/rclc.h>
#include <rclc/executor.h>
#include <uxr/client/transport.h>
#include <rmw_microxrcedds_c/config.h>
#include <rmw_microros/rmw_microros.h>

#include <std_msgs/msg/int32.h>

 添加bool和串口的头文件

#include <stdbool.h>
#include "usart.h"

复制如下代码到freertos.c文件中的如图位置

bool cubemx_transport_open(struct uxrCustomTransport * transport);
bool cubemx_transport_close(struct uxrCustomTransport * transport);
size_t cubemx_transport_write(struct uxrCustomTransport* transport, const uint8_t * buf, size_t len, uint8_t * err);
size_t cubemx_transport_read(struct uxrCustomTransport* transport, uint8_t* buf, size_t len, int timeout, uint8_t* err);

void * microros_allocate(size_t size, void * state);
void microros_deallocate(void * pointer, void * state);
void * microros_reallocate(void * pointer, size_t size, void * state);
void * microros_zero_allocate(size_t number_of_elements, size_t size_of_element, void * state);

 复制如下代码到freertos.c文件中的如图位置(替换原来void StartDefaultTask(void *argument)函数里面所有内容)

  rmw_uros_set_custom_transport(
    true,
    (void *) &huart3,
    cubemx_transport_open,
    cubemx_transport_close,
    cubemx_transport_write,
    cubemx_transport_read);

  rcl_allocator_t freeRTOS_allocator = rcutils_get_zero_initialized_allocator();
  freeRTOS_allocator.allocate = microros_allocate;
  freeRTOS_allocator.deallocate = microros_deallocate;
  freeRTOS_allocator.reallocate = microros_reallocate;
  freeRTOS_allocator.zero_allocate =  microros_zero_allocate;

  if (!rcutils_set_default_allocator(&freeRTOS_allocator)) {
      printf("Error on default allocators (line %d)\n", __LINE__); 
  }

  // micro-ROS app

  rcl_publisher_t publisher;
  std_msgs__msg__Int32 msg;
  rclc_support_t support;
  rcl_allocator_t allocator;
  rcl_node_t node;

  allocator = rcl_get_default_allocator();

  //create init_options
  rclc_support_init(&support, 0, NULL, &allocator);

  // create node
  rclc_node_init_default(&node, "cubemx_node", "", &support);

  // create publisher
  rclc_publisher_init_default(
    &publisher,
    &node,
    ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT(std_msgs, msg, Int32),
    "cubemx_publisher");

  msg.data = 0;

  for(;;)
  {
    rcl_ret_t ret = rcl_publish(&publisher, &msg, NULL);
    if (ret != RCL_RET_OK)
    {
      printf("Error publishing (line %d)\n", __LINE__); 
    }
    
    msg.data++;
    osDelay(10);
  }

根据情况修改自己的硬件串口编号，我们这里为uart1

 编译并下载程序

这里我们用的是串口0，给串口权限先：

sudo chmod 777 /dev/ttyS0

添加micro-ROS 和 ROS2的环境变量：

source microros_ws/install/local_setup.bash
source /opt/ros/humble/local_setup.bash 

 执行micro-ROS代理命令，这里我们以115200波特率启动我们主机的串口1

ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial -b 115200 --dev /dev/ttyS0

看到如下命令，此时可以给单片机重新上电，不重新上电貌似不行！（PS，莫非是需要启动Agent代理后再启动单片机握手？如果失败怎么办，这个后续研究下） 

重新上电后我们看到有发布等信息，应该是连接上了

 重现打开一个命令行窗口输入如下指令查看ROS2消息列表

source /opt/ros/humble/local_setup.bash
ros2 topic list

 输入命令查看消息输出

ros2 topic echo /cubemx_publisher

如上图可以看到有消息上传到我们ROS2主机上，完成整个项目的构建，这个会比之前的操作方便很多。 

作者：Nautiluss