06 · 自定义消息（.msg）

目标

新建接口包 lesson_interfaces，定义 SensorStatus.msg，并用 Python 发布/订阅。

概念

官方消息（如 std_msgs/String）不够用时，要自己定义数据结构。

常见做法：单独一个 接口包（ament_cmake + rosidl），业务包只依赖它。

lesson_interfaces/msg/SensorStatus.msg   ← 定义
py_learning/...publisher.py              ← 使用

本课消息模拟一块板子上报：设备 ID、温度、电压、是否正常。

通俗理解

自定义消息 = 给系统定一份数据结构合同（API 的“形状”）。

官方只有通用积木（String、Twist…）。你的板子要同时上报温度、电压、是否正常——硬拆成好几个话题会乱，也容易对不齐。自己写 .msg，发布方和订阅方就按同一张表填字段。

它不是控制逻辑，只规定“传什么、字段叫什么、类型是什么”。

没有自定义消息：多个 Float32/String 拼凑，靠口头约定
有自定义消息：一个 SensorStatus，字段写死，改接口要重新编译对齐

逐步说明：为何接口要单独成包、改 .msg 必须重编（点击展开）

消息会生成 C++/Python 类。业务包和接口包分开：多个节点依赖同一份合同，避免循环依赖。改字段等于改 ABI——订阅方若仍是旧类型，中间件匹配失败。所以接口变更要 bump、要全体重编。字段用 SI 单位、注释写清坐标系，比事后口头约定便宜。

常见疑问

Q：自定义消息的作用到底是什么？
约定节点之间传什么数据。复杂/产品相关的状态、指令、标定结果，几乎都要自定义。

Q：为什么单独做 lesson_interfaces 包？
接口和业务分离：多个包都能依赖同一份消息定义，避免复制粘贴、版本不一致。

Q：改了 .msg 要做什么？
重新 colcon build 接口包和依赖它的包，再 source install/setup.bash。只改 py 不编接口，类型对不上。

Q：和硬件什么关系？
驱动板/MCU 上报的状态，在 ROS 侧常常就落成自定义消息（本课的温度电压就是这个思路）。

动手

cd $ROS_WS
# 若终端里有 conda，建议先：export PATH="/usr/bin:$PATH"
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --packages-select lesson_interfaces py_learning \
  --cmake-args -DPython3_EXECUTABLE=/usr/bin/python3
source install/setup.bash

终端 A：

ros2 run py_learning sensor_status_publisher

终端 B：

ros2 run py_learning sensor_status_subscriber

查看接口：

ros2 interface show lesson_interfaces/msg/SensorStatus
ros2 topic echo /sensor_status

关键命令

ros2 interface list | grep lesson_interfaces
ros2 interface show lesson_interfaces/msg/SensorStatus
ros2 topic echo /sensor_status --once

对照代码

文件	作用
msg/SensorStatus.msg	消息定义
CMakeLists.txt	rosidl_generate_interfaces
sensor_status_publisher.py	发布
sensor_status_subscriber.py	订阅

.msg 核心字段：

std_msgs/Header header
string device_id
float32 temperature_c
float32 voltage_v
bool ok

小练习

1. 给消息加一个 float32 humidity，改发布/订阅并重新 build。
2. 用参数改 device_id：--ros-args -p device_id:=board_b。

验证标准（给学员与 AI）

• [ ] ros2 interface show lesson_interfaces/msg/SensorStatus 成功
• [ ] publisher / subscriber 联调能打印温度电压
• [ ] ros2 topic echo /sensor_status --once 有自定义字段

失败时：先编 lesson_interfaces 再编 py_learning；避开 conda Python。

小结

• 自定义消息 = 自己的“数据结构合同”。
• 接口包与业务包分离，便于多包复用。
• 下一课：07 · 自定义服务