【C++】开源：LCM通讯中间件配置使用

DevFrank

发布于 2024-07-24 15:26:19

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发布于 2024-07-24 15:26:19

😏1. LCM通讯介绍

机器人通讯中有许多流行的通讯中间件，如百度Apollo的Cyber RT，ROS1中的TCPROS/UDPROS通信机制，ROS2中使用的DDS等等。下面介绍另一种通讯模块：

LCM通讯是指使用Lightweight Communications and Marshalling (LCM)框架进行消息传递和数据编排的通信方式。LCM框架旨在提供一种快速、轻量级和灵活的消息传递机制，用于在实时应用程序中传输和处理数据。

LCM提供了简单易用的API，用于在进程之间发送和接收消息，并支持数据编排和序列化。开发人员可以使用简单的消息描述语言（MDL）来定义消息的结构和数据类型，且支持多种语言（C/C++，C#，Java，Lua，MATLAB，Python）。

LCM的一个关键特点是其高效性。它使用二进制协议进行消息传输，从而降低了处理开销并减少了网络带宽的使用。此外，LCM的模块化设计使其易于与现有代码库集成，因此广泛应用于机器人技术、航空航天等领域。

在机器人和自动驾驶系统中，LCM可以作为ROS的替代品，用于完成进程间、设备间的通讯。

LCM具有如下特性：

低延迟的进程间通信
使用UDP组播的高效广播机制
类型安全的消息编排
用户友好的记录和回放工具
没有集中的 "数据库 "或 “枢纽”–节点间直接通讯
没有守护进程
极少的依赖

😊2. LCM安装

github地址：https://github.com/lcm-proj/lcm/releases

apt安装：sudo apt install liblcm-dev

源码安装：这里我选择1.4.0

安装依赖：sudo apt-get install build-essential autoconf automake autopoint libglib2.0-dev libtool openjdk-8-jdk python-dev

若安装了多个版本的JAVA，使用以下命令切换到version 8：sudo update-alternatives --config java

编译安装：

mkdir build
cd build
cmake ..
make
sudo make install

配置动态库链接地址：

export LCM_INSTALL_DIR=/usr/local/lib
sudo sh -c "echo $LCM_INSTALL_DIR > /etc/ld.so.conf.d/lcm.conf"
sudo ldconfig

定义通讯数据结构（使用lcm文件，c++为例），创建example_t.lcm：

package exlcm;
struct example_t
{
    int64_t  timestamp;
    double   position[3];
    double   orientation[4]; 
    int32_t  num_ranges;
    int16_t  ranges[num_ranges];
    string   name;
    boolean  enabled;
}
struct nihao_t
{
    int64_t  timest2amp;
    string   name1;
    boolean  enabl1ed;
}

执行命令生成头文件：lcm-gen -x example_t.lcm（执行lcm-gen后会为每一个结构体生成一个头文件。）

lcm常用命令：

lcm-logger //记录log
lcm-spy //查看当前数据
lcm-logplayer, lcm-logplayer-gui //log回放

😆3. LCM案例

发送代码示例：

// file: send_message.cpp
//
// LCM example program.
//
// compile with:
//  $ g++ -o send_message send_message.cpp -llcm
//
// On a system with pkg-config, you can also use:
//  $ g++ -o send_message send_message.cpp `pkg-config --cflags --libs lcm`

#include <lcm/lcm-cpp.hpp>

#include "exlcm/example_t.hpp"

int main(int argc, char **argv)
{
    lcm::LCM lcm;
    if (!lcm.good())
        return 1;

    exlcm::example_t my_data;
    my_data.timestamp = 0;

    my_data.position[0] = 1;
    my_data.position[1] = 2;
    my_data.position[2] = 3;

    my_data.orientation[0] = 1;
    my_data.orientation[1] = 0;
    my_data.orientation[2] = 0;
    my_data.orientation[3] = 0;

    my_data.num_ranges = 15;
    my_data.ranges.resize(my_data.num_ranges);
    for (int i = 0; i < my_data.num_ranges; i++)
        my_data.ranges[i] = i;

    my_data.name = "example string";
    my_data.enabled = true;

    lcm.publish("EXAMPLE", &my_data);

    return 0;
}

编译：g++ -o send_message send_message.cpp -llcm

接收代码示例：

// file: listener.cpp
//
// LCM example program.
//
// compile with:
//  $ gcc -o listener listener.cpp -llcm
//
// On a system with pkg-config, you can also use:
//  $ gcc -o listener listener.cpp `pkg-config --cflags --libs lcm`

#include <stdio.h>

#include <lcm/lcm-cpp.hpp>
#include "exlcm/example_t.hpp"

class Handler {
  public:
    ~Handler() {}
    void handleMessage(const lcm::ReceiveBuffer *rbuf, const std::string &chan,
                       const exlcm::example_t *msg)
    {
        int i;
        printf("Received message on channel %s :n", chan.c_str());
        printf("  timestamp   = %lld\\n", (long long) msg->timestamp);
        printf("  position    = (%f, %f, %f)\\n", msg->position[0], msg->position[1],
               msg->position[2]);
        printf("  orientation = (%f, %f, %f, %f)\\n", msg->orientation[0], msg->orientation[1],
               msg->orientation[2], msg->orientation[3]);
        printf("  ranges:");
        for (i = 0; i < msg->num_ranges; i++)
            printf(" %d", msg->ranges[i]);
        printf("\\n");
        printf("  name        = '%s'\\n", msg->name.c_str());
        printf("  enabled     = %d\\n", msg->enabled);
    }
};

int main(int argc, char **argv)
{
    lcm::LCM lcm;

    if (!lcm.good())
        return 1;

    Handler handlerObject;
    lcm.subscribe("EXAMPLE", &Handler::handleMessage, &handlerObject);

    while (0 == lcm.handle()) {
        // Do nothing
    }

    return 0;
}

编译：g++ -o listener listener.cpp -llcm

log数据解析：

// file: read_log.cpp
//
// LCM example program.  Demonstrates how to read and decode messages directly
// from a log file in C++.  It is also possible to use the log file provider --
// see the documentation on the LCM class for details on that method.
//
// compile with:
//  $ g++ -o read_log read_log.cpp -llcm
//
// On a system with pkg-config, you can also use:
//  $ g++ -o read_log read_log.cpp `pkg-config --cflags --libs lcm`

#include <stdio.h>

#include <lcm/lcm-cpp.hpp>

#include "exlcm/example_t.hpp"

int main(int argc, char ** argv)
{
    if(argc < 2) {
        fprintf(stderr, "usage: read_log <logfile>\n");
        return 1;
    }

    // Open the log file.
    lcm::LogFile log(argv[1], "r");
    if(!log.good()) {
        perror("LogFile");
        fprintf(stderr, "couldn't open log file %s\n", argv[1]);
        return 1;
    }

    while(1) {
        // Read a log event.
        const lcm::LogEvent *event = log.readNextEvent();
        if(!event)
            break;

        // Only process messages on the EXAMPLE channel.
        if(event->channel != "EXAMPLE")
            continue;

        // Try to decode the message.
        exlcm::example_t msg;
        if(msg.decode(event->data, 0, event->datalen) != event->datalen)
            continue;

        // Decode success!  Print out the message contents.
        printf("Message:\n");
        printf("  timestamp   = %lld\n", (long long)msg.timestamp);
        printf("  position    = (%f, %f, %f)\n",
                msg.position[0], msg.position[1], msg.position[2]);
        printf("  orientation = (%f, %f, %f, %f)\n",
                msg.orientation[0], msg.orientation[1], msg.orientation[2],
                msg.orientation[3]);
        printf("  ranges:");
        for(int i = 0; i < msg.num_ranges; i++)
            printf(" %d", msg.ranges[i]);
        printf("\n");
        printf("  name        = '%s'\n", msg.name.c_str());
        printf("  enabled     = %d\n", msg.enabled);
    }

    // Log file is closed automatically when the log variable goes out of
    // scope.

    printf("done\n");
    return 0;
}

编译：g++ -o read_log read_log.cpp -llcm

参考：

https://mp.weixin.qq.com/s/P3TyCd7jYYd6a-EmSo8hAw
https://zhuanlan.zhihu.com/p/262727902

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原始发表：2023-11-06，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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