概念       

        主题是一种节点间的通信方式，某个节点充当发布特定（主题）消息（数据）的角色，另外一些节点则可以订阅接收该特定（主题）消息（数据）。两者（发布者和订阅者）间可以一对一（一个订阅该主题的节点 + 一个发布该主题的节点），也可以一对多（一个发布多个订阅），也可以多对一，更可以多对多，理论上并没有节点数量的限制（但可能会受到到某些平台环境资源的限制，此处不表），下面两张图分别代表了一对一和一对多及多对多的情况。

（一对一）

（一对多&多对多）

        主题这种通信方式比较适合一些[不断更新的数据传输相关]的场景，比如不断更新的雷达数据，就适合用这种方式。

动动手

启动小海龟

        分别执行如下命令启动海龟节点及控制节点(不熟悉的出口在右手边)：

$ros2 run turtlesim turtlesim_node

$ros2 run turtlesim turtle_teleop_key

新工具rqt_graph

        下面我们介绍个新朋友rqt_graph，这个其实已经集成在之前安装的rqt工具中了，通过它可以看到节点与主题之间的微妙关系（可视化），在复杂的系统中，我们可以利用它理清各自的逻辑关系。

        有两种方式可以打开，其一直接执行rqt_graph，其二在rqt窗口中，选择Plugins > Introspection > Node Graph，这两种方法都行，我们试试第一种，打开的界面如下所示（将鼠标挪动到图形上面会变色），

        左边是节点/turtlesim，右边是节点/teleop_turtle,中间的三条箭头连线，上面两个是动作（本篇不提），最下面的是主题/turtle1/cmd_vel，箭头是从节点/teleop_turtle指向节点/turtlesim，代表的是数据流向，/teleop_turtle节点负责发布主题（/turtle1/cmd_vel）数据，该数据是通过键盘产生的，而节点/turtlesim订阅了该主题数据，所以数据从主题发布者流向主题订阅者。

主题列表

$ros2 topic list

        通过上面的命令会列出当前活动节点的主题信息，非常简单概括，如下图所示，咱们开启了两个节点，一共产生了5个主题，

我们再查看各个主题详细的信息，返回了各个主题对应的数据类型（可类比成结构体），只有相同的数据类型，才能正常进行通信。

$ros2 topic list -t

在rqt_graph中我们Hide那一行所有的勾选后，我们会看到一幅包含所有主题信息的完整图，此刻不必深究。

主题数据

        大家好不好奇从发布者节点发出的主题数据是怎样的呢，该怎么查看呢? 别急，往下瞧，

$ros2 topic echo <topic_name>

我们通过上面的初步摸索已经了解到小海龟例子中/teleop_turtle节点通过/turtle1/cmd_vel主题发布位姿数据到/turtle_sim节点，我们就来看看/turtle1/cmd_vel这个主题数据到底是何方神圣，执行如下命令进行查看：

$ros2 topic echo /turtle1/cmd_vel

输入为命令后你会发现，咋啥都没有，不是骗人嘛，还是别急，接着往下瞧。我们切换到启动了/teleop_turtle节点的终端，鼠标点击一下这个终端，使得焦点在这里，随便摁下之前说过的那些键（F周遭）,确认小海龟游动了之后，大家再切换回echo那个终端，看看它返回了什么，如下所示，

我们再来瞅瞅rqt_graph里面会相应发生些什么，打开后我们会看到下面的图形，

里面比之前多了一个节点（/_ros2cli_43366），而主题/turtle1/cmd_vel也有个箭头连线指向了这个节点，目前为止，一共有两个订阅者节点和一个发布者节点，发布者节点会通过主题/turtle1/cmd_vel实时将键盘产生的位姿数据发布给两个订阅者。

主题信息

        如果我们想要了解某个活动的主题的相关信息（如主题数据类型、该主题对应的发布者和订阅者各自数量），我们可以通过下面的命令得到：

$ros2 topic info <topic_name>

来看看/turtle1/cmd_vel这个活动主题的信息（ros2 topic info /turtle1/cmd_vel），结果如下：

主题数据消息类型

        订阅者和发布者之间通过消息通信，二者会共用同样数据结构类型的消息，否则牛头对马嘴，胡拉乱扯。之前我们通过ros2 topic list -t命令获取到当前活动的一些主题的概括信息，对于主题/turtle1/cmd_vel我们查看得知，它的消息类型是geometry_msgs/msg/Twist（geometry_msgs功能包下消息类型Twist），那这个Twist类型到底长的啥样，我们可以直接找到geometry_msgs/msg/Twist文件打开查看（文本文件），当然我们要做符合身份的事，通过命令看：

$ros2 interface show <msg_type>

对于geometry_msgs/msg/Twist，我们这样输入：

$ros2 interface show geometry_msgs/msg/Twist

结果来了：

可以看见Twist数据类型为两个向量（线性及角度）构成，如果你要主动发布主题消息控制小海龟，你必须得按照这个格式来。

发布主题消息

        我们来试试上个小标题最后提到的发布主题消息，它的命令是这样的：

$ros2 topic pub <topic_name> <msg_type> '<args>'

需要注意的是最后一个参数'<args>'，它就是按照对应消息类型填充的参数，必须得是YAML语式：

$ros2 topic pub --once /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"

--once表示只发生一次主题消息就退出，看看效果，

如果要让它自动（一定频率）发布下去呢，我们可以将--once变为--rate 1,表示按1Hz的频率（1次/秒）周期发布消息，来试试：

$ros2 topic pub --rate 1 /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/msg/Twist "{linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}"

我们再来看看rqt_graph又变成啥样了，

又多了一个发布者节点（/_ros2cli_43523），它通过/turtle1/cmd_vel主题发布Twist消息数据，/turtlesim和/_ros2cli_43366作为订阅者节点不断接收消息数据。

        最后我们可以尝试echo一下pose主题并查看一下rqt_graph,

$ros2 topic echo /turtle1/pose

可以看到/turtlesim节点发布了一个/turtle1/pose主题，/_ros2cli_43706节点（刚刚echo pose的那个终端）订阅了该主题。

        如果我们想在发布主题消息里面加入时间戳呢，我们有下面这个主题，该主题消息包含了时间戳字段，geometry_msgs/msg/PoseStamped，我们来看看这个主题的详细信息（还记得查看命令吧），ros2 interface show geometry_msgs/msg/PoseStamped，

如上，该主题消息由两部分组成，第一部分为标准消息头结构（std_msgs/msg/Header），stamp字段我们可以用auto填充，我们再来试试，

$ros2 topic pub /pose geometry_msgs/msg/PoseStamped '{header: "auto", pose: {position: {x: 1.0, y: 2.0, z: 3.0}}}'

时间戳有啦(小海龟此时此刻会有什么反应呢，思考一下，如果将命令行中的/pose变成/turtle1/pose呢)。

        还有一种带时间的主题，sensor_msgs/msg/TimeReference,看它的消息结构有点头大吧，其中builtin_interfaces/Time消息类型变量time_ref，我们可以填充now(先暂时留个印象吧)。

        

主题消息发布频率

当我们想要知道某些主题消息的发布频率时，我们可以通过hz查询，如下：

$ros2 topic hz /turtle1/pose

通过键盘控制小海龟，再来查看/turtle1/cmd_vel主题消息频率（大家可以试试上面讲的--rate 1方式发布主题，看看打印出来个啥）。

本篇完。