C++使用serial串口通信 + ROS2示例IMU串口驱动，C++中使用Serial串口通信与ROS2示例IMU驱动开发指南

摘要：，，本文介绍了在ROS2环境下使用C++进行serial串口通信的示例，特别是针对IMU（惯性测量单元）的串口驱动。文章详细阐述了如何利用serial串口进行通信，以及如何在ROS2框架中集成这些通信。通过具体的IMU串口驱动示例，展示了在ROS2环境中实现串口通信的实用方法和步骤。

<ul><li>一、通信协议</li><li>二、串口调试工具</li><li>三、serial库的使用</li><li><ul><li>3.1 安装serial库</li><li>3.2 使用serial库进行串口通信</li><li>3.3 绑定端口</li></ul></li><li>四、编写IMU ROS2串口驱动</p>

串行接口（Serial Interface）简称串口，是采用串行通信方式的扩展接口，数据一位一位地顺序传送，串口通信就要解析这一位一位的数据，这里以亚博智能的10轴IMU模块为例，介绍如何使用C++的serial库进行串口通信，此IMU模块采用UART通信，是一种异步通讯：不需要时钟信号进行数据同步，直接在数据信号中穿插一些同步用的信号位，或者把主体数据进行打包，以数据帧（串口：起始位、数据、校验位（可以没有）、停止位）的格式传输数据，波特率是一个衡量通信速度的参数，表示每秒钟传送的bit的个数，数据位是衡量通信中实际数据位的参数，停止位用于表示单个包的最后一位，奇偶校验位是串口通信中一种简单的检错方式。<h2>一、通信协议</h2>

<p>通讯协议分为物理层和协议层，物理层规定通讯系统中具有机械、电子功能部分的特性，确保原始数据在物理媒体的传输，协议层主要规定通讯逻辑，统一收发双方的数据打包、解包标准，使用的IMU模块的通信协议（部分）如下：</p><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/d53dea271b2240539160b9ae10f78f64.png" alt="通信协议示例"><p>数据是按照16进制方式发送的，不是ASCII码，每个数据帧（不同类型）包含11位（8bit），其中0x55为帧头，第二位TYPE为数据类型，中间8个为数据位，最后一个为检验位。</p>在编写代码时，需要注意以下几个方面：<ul><li>（1）通过0x55帧头和第二位TYPE数据类型识别数据帧；</li><li>（2）每一个数据分为低字节和高字节依次传送，二者组合成一个有符号的short类型的数据。</li></ul>

接下来是IMU驱动节点的实现，首先获取串口，然后发布IMU数据，在IMU驱动线程中，创建串口对象并进行初始化，然后循环读取串口数据，解析出加速度、角速度等数据并发布，在这个过程中，需要注意校验数据的正确性，以下是部分代码示例：

...

public:

IMUDriverNode(const char *nodeName) : Node(nodeName)

{

// 获取串口

_port_name = this->declare_parameter("~port_name", "/dev/ttyUSB0");

// 发布IMU数据

publisher_ = this->create_publisher("/imu_raw", 10);

// IMU驱动线程

imu_thread_ = std::thread(&IMUDriverNode::imuThread, this, _port_name);

}

void joinIMUThread()

{

imu_thread_.join();

}

private:

void imuThread(const std::string &port_name)

{

// 创建串口对象

serial::Serial imu_serial;

// 串口初始化

try

{

imu_serial.setPort(port_name);

imu_serial.setBaudrate(BAUDRATE);

serial::Timeout timeout = serial::Timeout::simpleTimeout(500);

imu_serial.setTimeout(timeout);

imu_serial.open();

RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "\033[32mSerial port opened successfully...\033[0m");

}

catch (const serial::IOException &e)

{

RCLCPP_ERROR(this->get_logger(), "Failed to open the IMU serial port.");

return;

}

// 读取串口数据并解析...（此处省略具体实现细节）

}...

代码仅为示例，实际实现中还需要考虑其他因素，如错误处理、数据转换等，希望这些补充和修正能够帮助您更好地理解并编写出完整的IMU ROS2串口驱动程序。