Cyber RT与ROS对照

1、Cyber RT的基本概念与 ROS 对照

ROS 应用于自动驾驶领域的不足：

• 调度的不确定性：各节点以独立进程运行，节点运行顺序无法确定，因而业务逻辑的调度顺序无法保证；
• 运行效率：ROS 为分布式系统，存在通信开销。

Cyber RT的特色：

• 高性能：无锁对象，协程（coroutine），自适应通信机制；
• 确定性：可配置的任务以及任务调度，通过协程将调度从内核空间转移到用户空间；
• 模块化：在框架内实现组件以及节点，即可完成系统任务；
• 便利性：创建和使用任务。

Cyber RT	ROS	备注
Component	无	组件之间通过Cyber channel通信
Channel	Topic	channel用于管理数据通信，用户可以通过publish/subscribe相同的channel来通信。
Node	Node	每一个模块包含Node并通过Node来通信。一个模块通过定义read/write和/或service/client使用不同的通信模式
Reader/Writer	Publish/Subscribe	订阅者模式。往channel读写消息的类。通常作为Node的主要消息传输接口。
Service/Client	Service/Client	请求/相应模式，支持节点之间双向通信。
Message	Message	Cyber RT中用于模块间通信的数据单元，其实现基于protobuf。
Parameter	Parameter	Parameter服务提供全局参数访问的接口，该服务基于service/client模式。
Record file	Bag file	用于记录从channel发送或者接收的消息，回放record file可以重现之前的操作行为。
Launch file	Launch file	提供一种启动模块的便利途径。通过在launch file中定义一个或者多个dag文件，可以同时启动多个modules。
Task	无	异步计算任务。
CRoutine	无	协程，优化线程使用与系统资源分配。
Scheduler	无	任务调度器，用户空间。
Dag file	无	定义模块拓扑结构的配置文件。

2、常用工具对比

Cyber RT	ROS	备注
cyber_launch	roslaunch	启动节点
cyber_channel	rostopic	察看某个topic的信息
cyber_moniter	rqt？	查看诊断消息
cyber_visualizer	rviz？	激光点云及摄像头可视化工具，需要安装NVIDIA显卡驱动及CUDA

3、常用命令迁移

具体见Apollo Cyber RT Developer Tools

Cyber RT	ROS	备注
cyber_recorder play -f example.record	rosbag play example.bag	播放一个包
cyber_recorder info example.record	rosbag info example.bag	查看一个包的信息
cyber_recorder record -c /apollo/canbus/chassis \ /apollo/canbus/chassis_detail	rosbag record /apollo/canbus/chassis \ /apollo/canbus/chassis_detail	录制多个topic
cyber_recorder split -f input_file.record -o ouput_file.record -k “/apollo/planning”	rosbag filter input.bag output.bag ‘topic != “/apollo/planning”’	滤除一个topic
cyber_recorder split -f input_file.record -o ouput_file.record -k “/apollo/planning” -k “/apollo/relative_map”’	rosbag filter csc.bag csc_no_plannig_and_relativemap.bag ‘topic != “/apollo/planning” and “/apollo/relative_map”’	滤除多个topic
cyber_channel list	rostopic list	列出所有活动的topic
cyber_channel info /apollo/planning	rostopic info /apollo/planning	查看 /apollo/planning topic的概要信息
cyber_channel echo /apollo/planning	rostopic echo /apollo/planning	查看 /apollo/planning topic的内容
cyber_channel hz /apollo/planning	rostopic hz /apollo/planning	查看 /apollo/planning topic的发送频率
cyber_channel bw /apollo/planning	rostopic bw /apollo/planning	查看 /apollo/planning topic的带宽
cyber_channel type /apollo/planning	rostopic type /apollo/planning	查看 /apollo/planning topic的数据类型

4、像ROS一样使用Cyber RT

有两种方式可将Cyber​​ RT框架用于应用程序：

• 基于二进制：将应用程序单独编译为二进制文件，通过创建自己的reader和writer与其他网络模块进行通信。
• 基于组件：将应用程序编译到共享库中。通过继承Component类并编写相应的dag描述文件，Cyber​​ RT框架将动态加载和运行应用程序。也就是上一篇博客介绍的内容。

基于二进制的示例代码如下，与ROS极其相似，更多示例可查看Cyber examples与Cyber RT API for Developers。创建一个talker的示例程序如下：

#include "cyber/cyber.h"
#include "cyber/examples/proto/examples.pb.h"
#include "cyber/time/rate.h"
#include "cyber/time/time.h"

using apollo::cyber::Rate;
using apollo::cyber::Time;
using apollo::cyber::examples::proto::Chatter;

int main(int argc, char *argv[]) {
  // init cyber framework
  apollo::cyber::Init(argv[0]);
  // create talker node
  auto talker_node = apollo::cyber::CreateNode("talker");
  // 应该是Unique_ptr吧？
  //std::shared_ptr<apollo::cyber::Node> talker_node(apollo::cyber::CreateNode("talker"));
  // create talker
  auto talker = talker_node->CreateWriter<Chatter>("channel/chatter");
  Rate rate(1.0);
  while (apollo::cyber::OK()) {
    static uint64_t seq = 0;
    auto msg = std::make_shared<Chatter>();
    msg->set_timestamp(Time::Now().ToNanosecond());
    msg->set_lidar_timestamp(Time::Now().ToNanosecond());
    msg->set_seq(seq++);
    msg->set_content("Hello, apollo!");
    talker->Write(msg);
    AINFO << "talker sent a message!";
    rate.Sleep();
  }
  return 0;
}

创建一个listener的示例程序如下：

#include "cyber/cyber.h"
#include "cyber/examples/proto/examples.pb.h"

void MessageCallback(
    const std::shared_ptr<apollo::cyber::examples::proto::Chatter>& msg) {
  AINFO << "Received message seq-> " << msg->seq();
  AINFO << "msgcontent->" << msg->content();
}

int main(int argc, char* argv[]) {
  // init cyber framework
  apollo::cyber::Init(argv[0]);
  // create listener node
  auto listener_node = apollo::cyber::CreateNode("listener");
  // create listener
  auto listener =
      listener_node->CreateReader<apollo::cyber::examples::proto::Chatter>(
          "channel/chatter", MessageCallback);
  apollo::cyber::WaitForShutdown();
  return 0;
}

基于组件的方式在Apollo的启动过程3中以Planning模块为例子说明了，这里列出更简单的实现，相对于基于二进制的方式，基于组件的方式有如下的优点：

• 可以通过启动文件将组件加载到不同的进程中，并且部署非常灵活；
• 组件可以通过修改dag文件来更改接收到的通道名称，而无需重新编译；
• 组件支持接收多种类型的数据；
• 组件支持提供多种融合策略。

头文件：

#include <memory>

#include "cyber/component/component.h"
#include "cyber/examples/proto/examples.pb.h"

using apollo::cyber::Component;
using apollo::cyber::ComponentBase;
using apollo::cyber::examples::proto::Driver;

class CommonComponentSample : public Component<Driver, Driver> {
 public:
  bool Init() override;
  bool Proc(const std::shared_ptr<Driver>& msg0,
            const std::shared_ptr<Driver>& msg1) override;
};
CYBER_REGISTER_COMPONENT(CommonComponentSample)

实现文件：

#include "cyber/examples/common_component_example/common_component_example.h"

bool CommonComponentSample::Init() {
  AINFO << "Commontest component init";
  return true;
}

bool CommonComponentSample::Proc(const std::shared_ptr<Driver>& msg0,
                                 const std::shared_ptr<Driver>& msg1) {
  AINFO << "Start common component Proc [" << msg0->msg_id() << "] ["
        << msg1->msg_id() << "]";
  return true;
}

对应的dag文件：

# Define all coms in DAG streaming.
    module_config {
    module_library : "/apollo/bazel-bin/cyber/examples/common_component_example/libcommon_component_example.so"
    components {
        class_name : "CommonComponentSample"
        config {
            name : "common"
            readers {
                channel: "/apollo/prediction"  // proc()中的channel
            }
            readers {
                channel: "/apollo/test"
            }
        }
      }
    }

对应的启动文件：

<cyber>
    <module>
        <name>common</name>
        <dag_conf>/apollo/cyber/examples/common_component_example/common.dag</dag_conf>
        <process_name>common</process_name>
    </module>
</cyber>

构建和运行：

Build：

bazel build cyber/examples/common_component_smaple/…

Run：

mainboard -d cyber/examples/common_component_smaple/timer.dag