ROS 的通信方式是 ROS 最为核心的概念，ROS 系统的精髓就在于它提供的通信架构。ROS 的通信方式有以下四种：

• Topic 主题

• Service 服务

• Parameter Service 参数服务器

• Actionlib 动作库

Topic（发布/订阅）

ROS 中的通信方式中，topic 是常用的一种。对于实时性、周期性的消息，使用 topic 来传输是最佳的选择。topic 是一种点对点的单向通信方式，这里的“点”指的是 node，也就是说 node 之间可以通过 topic 方式来传递信息。topic 要经历下面几步的初始化过程：首先，publisher 节点和 subscriber 节点都要到节点管理器进行注册，然后 publisher 会发布 topic，subscriber 在 master 的指挥下会订阅该 topic，从而建立起 sub-pub 之间的通信。注意整个过程是单向的。其结构示意图如下：

Subscriber 接收消息会进行处理，一般这个过程叫做回调(Callback)。所谓回调就是提前定义好了一个处理函数（写在代码中），当有消息来就会触发这个处理函数，函数会对消息进行处理。

注意整个过程是单向的。

• Talker 向 ROS Master 注册

• Listener 向 ROS Master 注册

• ROS Master 通过 RPC 向 Listener 发送 Talker 的地址信息

• Listener 接收到地址信息，通过 RPC 向 Talker 发送连接请求

• Talker 确认连接请求，通过 RPC 向 Listener 确认连接

• Listener 与 Talker 建立网络连接

• Talker 向 Listener 发布数据

总结：前五步的通信协议都是 RPC，最后两步传输数据才用 TCP

通信示例

怎么样来理解“异步”这个概念呢？在 node1 每发布一次消息之后，就会继续执行下一个动作，至于消息是什么状态、被怎样处理，它不需要了解；而对于 node2 图像处理程序，它只管接收和处理/camera_rgb上的消息，至于是谁发来的，它不会关心。所以 node1、node2 两者都是各司其责，不存在协同工作，我们称这样的通信方式是异步的。

ROS 是一种分布式的架构，一个 topic 可以被多个节点同时发布，也可以同时被多个节点接收。比如在这个场景中用户可以再加入一个图像显示的节点，我们在想看看摄像头节点的画面，则可以用自己的笔记本连接到机器人上的节点管理器，然后在自己的电脑上启动图像显示节点。

这就体现了分布式系统通信的好处：扩展性好、软件复用率高。

总结三点：

1. topic 通信方式是异步的，发送时调用 publish()方法，发送完成立即返回，不用等待反馈。

2. subscriber 通过回调函数的方式来处理消息。

3. topic 可以同时有多个 subscribers，也可以同时有多个 publishers。ROS 中这样的例子有：/rosout、/tf 等等。

操作命令

在实际应用中，我们应该熟悉 topic 的几种使用命令，下表详细的列出了各自的命令及其作用。

如果你一时忘记了命令的写法，可以通过rostopic help或rostopic command -h查看具体用法。

topic 的通信方式是 ROS 中比较常见的单向异步通信方式，它在很多时候的通信是比较易用且高效的。但是有些需要交互的通信时该方式就显露出自己的不足之处了，后续我们会介绍双向同步的通信方式 service。

Message

topic 有很严格的格式要求，比如上节的摄像头进程中的 rgb 图像 topic，它就必然要遵循 ROS 中定义好的 rgb 图像格式。这种数据格式就是 Message。Message 按照定义解释就是 topic 内容的数据类型，也称之为 topic 的格式标准。这里和我们平常用到的 Massage 直观概念有所不同，这里的 Message 不单单指一条发布或者订阅的消息，也指定为 topic 的格式标准。

结构与类型

基本的 msg 包括 bool、int8、int16、int32、int64(以及 uint)、float、float64、string、time、duration、header、可变长数组 array[]、固定长度数组 array[C]。那么具体的一个 msg 是怎么组成的呢？我们用一个具体的 msg 来了解，例如上例中的 msg sensor_msg/image,位置存放在sensor_msgs/msg/image.msg里,它的结构如下：

std_msg/Header header    uint32    seq    time    stamp    string    frame_iduint32    heightuint32    widthstring    encodinguint8    is_bigendianuint32    stepuint8[]    data

观察上面 msg 的定义，是不是很类似 C 语言中的结构体呢？通过具体的定义图像的宽度，高度等等来规范图像的格式。所以这就解释了 Message 不仅仅是我们平时理解的一条一条的消息，而且更是 ROS 中 topic 的格式规范。或者可以理解 msg 是一个“类”，那么我们每次发布的内容可以理解为“对象”，这么对比来理解可能更加容易。 我们实际通常不会把 Message 概念分的那么清，通常说 Message 既指的是类，也是指它的对象。而 msg 文件则相当于类的定义了。

操作命令

rosmsg 的命令相比 topic 就比较少了，只有两个如下：