ROS | ROS的消息回调处理：ros::spin()与ros::spinOnce()

作者注：本文基于ROS Hydro，新版本可能存在细微差别，以官方资料为准。

我们知道ROS的主循环中需要不断调用ros::spin() 或 ros::spinOnce()，两者区别在于前者调用后不会再返回，而后者在调用后还可以继续执行之后的程序。

在使用ros::spin()的情况下，一般来说在初始化时已经设置好所有消息的回调，并且不需要其他背景程序运行。这样以来，每次消息到达时会执行用户的回调函数进行操作，相当于程序是消息事件驱动的；而在使用ros::spinOnce()的情况下，一般来说仅仅使用回调不足以完成任务，还需要其他辅助程序的执行：比如定时任务、数据处理、用户界面等。

关于消息接收回调机制在ROS官网上略有说明 (callbacks and spinning)。总体来说其原理是这样的：除了用户的主程序以外，ROS的socket连接控制进程会在后台接收订阅的消息，所有接收到的消息并不是立即处理，而是等到spin()或者spinOnce()执行时才集中处理。所以为了保证消息可以正常接收，需要尤其注意spinOnce()函数的使用 (对于spin()来说则不涉及太多的人为因素)。

I. 对于速度较快的消息，需要注意合理控制消息队列及spinOnce()的时间。例如，如果消息到达的频率是100Hz，而spinOnce()的执行频率是10Hz，那么就要至少保证消息队列中预留的大小大于10。

II. 如果对于用户自己的周期性任务，最好和spinOnce()并列调用。即使该任务是周期性的对于数据进行处理，例如对接收到的IMU数据进行Kalman滤波，也不建议直接放在回调函数中：因为存在通信接收的不确定性，不能保证该回调执行在时间上的稳定性。

// 示例代码
ros::Rate r(100);

while (ros::ok())
{
  libusb_handle_events_timeout(...); // Handle USB events
  ros::spinOnce();                   // Handle ROS events
  r.sleep();
}

III. 最后说明一下将ROS集成到其他程序架构时的情况。有些图形处理程序会将main()包裹起来，此时就需要找到一个合理的位置调用ros::spinOnce()。比如对于OpenGL来说，其中有一个方法就是采用设置定时器定时调用的方法：

// 示例代码
void timerCb(int value) {
  ros::spinOnce();
}

glutTimerFunc(10, timerCb, 0);
glutMainLoop(); // Never returns

所以要想对一个系统架构游刃有余，必须了解底层API的基本运作形式，否则整个程序漏洞百出，自然不能按照预期执行。

【参考资料】

[1] wiki.ROS.org, “Significance of ros::spinOnce()”，http://answers.ros.org/question/11887/significance-of-rosspinonce/

作者

戴晓天

administrator

Xiaotian DAI | Ph.D, M.IEEE, M.IET
机器人实践者
我相信未来是机器与人共生的世界。

See author's posts