基于瑞芯微RK3576国产ARM八核2.2GHz A72 工业评估板——ROS2系统使用说明

陈工-创龙科技

前 言

本文主要介绍创龙科技TL3576-MiniEVM评估板演示基于Ubuntu的ROS系统（版本：ROS2 Foxy）使用说明，包括镜像编译、镜像替换，以及ROS系统测试的方法。适用开发环境如下。
Windows开发环境：Windows 10 64bit
Linux虚拟机环境：VMware16.2.5、Ubuntu22.04.5 64bit
U-Boot：U-Boot-2017.09
Kernel：Linux-6.1.115
ROS：ROS2 Foxy
ROS（Robot Operating System，下文简称"ROS"）是一个适用于机器人的开源的元操作系统。它提供了操作系统应有的服务，包括硬件抽象，底层设备控制，常用函数的实现，进程间消息传递，以及包管理。它也提供用于获取、编译、编写、和跨计算机运行代码所需的工具和库函数。
我司ROS系统源码基于ROS官方获取，并基于瑞芯微官方参考文档编译。更多详细信息请查看“6-开发参考资料\Rockchip官方参考文档\Linux\ApplicationNote\”目录下的《Rockchip_Instruction_Linux_ROS2_CN》文档。
请先按照调试工具安装、开发环境搭建相关文档，安装SecureCRT串口调试终端、VMware虚拟机等相关软件。无特殊说明情况下，本文默认使用Power IN/USB TO UART0作为调试串口，使用eMMC启动系统，通过路由器与PC机进行网络连接，请确保PC机、Ubuntu系统可正常访问互联网。


评估板简介
创龙科技TL3576-MiniEVM是一款基于瑞芯微RK3576J/RK3576高性能处理器设计的4核ARM Cortex-A72 + 4核ARM Cortex-A53 + ARM Cortex-M0国产工业评估板，Cortex-A72核心主频高达2.2GHz，Cortex-A53核心主频高达2.0GHz。评估板由核心板和评估底板组成，核心板CPU、ROM、RAM、电源、晶振等所有元器件以及评估底板元器件均采用国产工业级方案，国产化率100%。同时，评估底板大部分元器件亦采用国产工业级方案，国产化率约为99%（按元器件数量占比，数据仅供参考）。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，支持选配屏蔽罩，质量稳定可靠，可满足各种工业应用环境要求。
评估板引出2路Ethernet、2路USB、Micro SD、UART等通信接口，同时引出2路MIPI CSI、MIPI DSI、DP Display、HDMI OUT、MIC IN/HP OUT等音视频多媒体接口，支持4K@60fps H.265/H.264视频编码、8K@30fps H.265/4K@60fps H.264视频解码。
评估板体积小巧，尺寸为80mm*130mm，可作为卡片式电脑使用，且便于产品集成，方便用户快速进行产品方案评估与技术预研。

评估板硬件资源图解1

评估板硬件资源图解2

ROS系统测试

请使用网线将评估板ETH1 RGMII网口、PC机连接至同一个路由器，执行如下命令，安装netifaces库。
Target# apt-get update
Target# apt-get install python3-netifaces

图 1

执行如下命令，配置评估板测试环境。
Target# export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros
Target# source /opt/ros/local_setup.sh

图 2

执行如下命令，创建Log目录，用于保存ROS程序运行的Log。
Target# mkdir -p /root/.ros/log

图 3

基于Python的通信功能测试
执行如下命令，启动ROS节点订阅消息。
Target# ros2 run demo_nodes_py listener &

图 4

执行如下命令，启动ROS节点发布消息，实现订阅消息节点与发布消息节点之间的通信。此时评估板串口调试终端将会打印两节点间通信的信息，如下图所示。按"Ctrl + C"可退出测试程序，即让发布消息的节点退出。
Target# ros2 run demo_nodes_py talker

图 5

执行如下命令，查看并根据系统进程号关闭所有ROS节点。进程号请以实际情况为准。
Target# ps -a
Target# kill 1667
Target# kill 1668

图 6

基于C++的通信功能测试
执行如下命令，启动ROS节点订阅消息。
Target# ros2 run demo_nodes_cpp listener &

图 7

执行如下命令，启动ROS节点发布消息，实现订阅消息节点与发布消息节点之间的通信。此时评估板串口调试终端将会打印两节点间通信的信息，如下图所示。按"Ctrl + C"可退出测试程序，即让发布消息的节点退出。
Target# ros2 run demo_nodes_cpp talker

图 8

执行如下命令，根据系统进程号关闭所有ROS节点。进程号请以实际情况为准。
Target# ps -a
Target# kill 1765
Target# kill 1766

图 9

turtlesim（小海龟）测试
请使用HDMI线将HDMI显示器与评估板HDMI OUT接口连接。然后执行如下命令，配置评估板测试环境。
执行如下命令，后台运行小海龟程序。
Target# ros2 run turtlesim turtlesim_node &

图 10

图 11

执行如下命令，发布话题消息，使小海龟转圈。
Target# 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}}"

图 12

参数解析：
（1） ros2 topic pub：发布消息到主题；
（2） --rate 1：发布消息速率，设置为1次每秒；
（3） /turtle1/cmd_vel：主题名称；
（4） geometry_msgs/msg/Twist：发布消息类型；
（5） {linear: {x: 2.0, y: 0.0, z: 0.0}, angular: {x: 0.0, y: 0.0, z: 1.8}}：发布消息的内容，线速度(linear)为x方向上的2.0、角速度(angular)为z轴方向上的1.8。

图 13

ROS开发

请先参考《Ubuntu系统使用手册》文档“SDK安装”章节正确安装SDK。本小节主要演示基于Ubuntu的ROS系统编译与镜像制作方法。
开发环境搭建
打开Ubuntu终端，执行如下命令，安装编译所需的colcon工具。
Host# sudo apt-get install curl
Host# curl -s https://packagecloud.io/install/ ... stool/script.deb.sh | sudo bash
Host# sudo apt update
Host# sudo apt-get install -y python3-pip python3-rosdep2 python3-rosinstall-generator python3-vcstool build-essential
Host# pip3 install -U colcon-common-extensions
Host# pip3 uninstall empy
Host# pip3 install empy==3.3.4

图 14

图 15

图 16

图 17

图 18

图 19

执行如下命令，配置环境变量。
Host# export PATH=${PATH}:/home/tronlong/.local/bin

图 20

编译ROS软件包
请根据交叉编译工具链实际解压路径，执行如下命令，配置交叉编译工具链。
Host# source /home/tronlong/RK3576/rk3576_linux6.1_release/ubuntu/environment

图 21

执行如下命令，创建ROS软件包的工作目录，并进入该目录，目录可命名为任意名称。
Host# mkdir ros2_project_test
Host# cd ros2_project_test

图 22

执行如下命令，创建ROS软件包源码目录，并进入该目录。
Host# mkdir src
Host# cd src

图 23

执行如下命令，在源码目录下生成my_package包。本案例以构建CPP功能包为例，如需构建Python功能包可将参数ament_cmake改为ament_python。
Host# ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node my_package

图 24

参数解析：
--build-type ament_cmake ：指定软件包的构建类型为ament_cmake；
--node-name my_node：为软件包指定了一个my_node节点；
--my_package：软件包的名称为my_package。
完成构建后，ROS软件包源码目录结构如下所示。可根据实际需要对"my_package/src/my_node.cpp"进行修改。

图 25

返回ROS软件包工作目录，编译软件包。
Host# cd ..
Host# colcon build

图 26

编译完成后在当前目录下生成如下目录，目录内容如下表所示。

图 27

ROS软件测试
请将完成编译的ROS软件包中install目录拷贝至评估板文件系统"/opt/ros/"目录下，执行如下命令配置ROS的运行环境与命令行工具。
Target# export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros
Target# source /opt/ros/local_setup.sh

图 28

执行如下命令，加载ROS软件包环境。
Target# export COLCON_CURRENT_PREFIX=/opt/ros/install
Target# source /opt/ros/install/local_setup.sh

图 29

执行如下命令，运行ROS软件包，可以看到当前ROS软件包程序运行打印结果。
Target# ros2 run my_package my_node

图 30

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