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文檔簡介
任務(wù)七中間件ROS安裝智能網(wǎng)聯(lián)汽車計(jì)算平臺部署與測試某國產(chǎn)自主品牌汽車試制車間實(shí)習(xí)技師小張順利完成了劉師傅交給的操作系統(tǒng)安裝任務(wù),接下來劉師傅將指導(dǎo)小張完成一個(gè)對于智能網(wǎng)聯(lián)汽車非常重要的一類軟件,也就是中間件的安裝與測試。那么,為什么需要中間件,中間件?中間件又是如何安裝呢?請隨著小張,帶著這些疑問開始今天的工作吧。1.什么是中間件ROS?2.ROS怎樣安裝?裝調(diào)技師劉師傅、實(shí)習(xí)技師小張能根據(jù)操作系統(tǒng)手冊與計(jì)算平臺技術(shù)手冊,正確和規(guī)范講解中間件的作用與分類。能根據(jù)操作系統(tǒng)手冊與計(jì)算平臺技術(shù)手冊,規(guī)范完成ROS系統(tǒng)安裝工作。中間件定義與作用中間件認(rèn)知在智能駕駛系統(tǒng)中,中間件(middleware)是介于應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件之間的一大類軟件?!爸虚g件”這一名字即來自于其在軟件結(jié)構(gòu)中,相對于應(yīng)用層(上層)和系統(tǒng)層(底層)之間的位置。中間件定義與作用中間件認(rèn)知是“軟件定義汽車”概念的典型技術(shù)體現(xiàn)連接應(yīng)用軟件的各個(gè)部分或不同的應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)資源共享和功能共享為操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)軟件提供基礎(chǔ)服務(wù)中間件功能中間件定義與作用中間件認(rèn)知核心思想統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)為不同汽車企業(yè)提供一個(gè)通用的開放平臺分散實(shí)現(xiàn)分散實(shí)現(xiàn),是指軟件系統(tǒng)層次化、模塊化,并且降低應(yīng)用與平臺之間的耦合度集中配置指當(dāng)不同模塊來自不同的軟件供應(yīng)商時(shí),軟件之間存在復(fù)雜的相互聯(lián)系,為了整合完善系統(tǒng),需將所有模塊的配置信息以統(tǒng)一的格式集中管理起來,集中配置后生成系統(tǒng)中間件定義與作用中間件認(rèn)知中間件在開發(fā)模式中發(fā)揮的作用:中間件定義與作用中間件認(rèn)知03負(fù)責(zé)各類應(yīng)用軟件模塊之間的通信以及對系統(tǒng)資源的調(diào)度01實(shí)現(xiàn)模塊化開發(fā),為上層的應(yīng)用軟件提供開發(fā)和運(yùn)行所需的環(huán)境,方便開發(fā)者快速、高效、靈活地開發(fā)和集成自動駕駛軟件,降低應(yīng)用層軟件的開發(fā)難度02降低測試要求??蓪?shí)現(xiàn)單元測試量減少,單元接口固定,集成測試有據(jù)可依具體作用中間件定義與作用中間件認(rèn)知跨配置,跨車型,跨平臺,跨硬件的軟件適配為軟件認(rèn)證提供標(biāo)準(zhǔn)集成已有工具鏈,支持從設(shè)計(jì)到代碼全流程方便行業(yè)軟件互換互通軟件開發(fā)聚焦差異化,提高軟件開發(fā)效率0504030201優(yōu)勢主流中間件軟件中間件認(rèn)知AUTOSARROS2CyberRT主流中間件軟件中間件認(rèn)知AUTOSAR全球范圍內(nèi)最著名的中間件方案,全稱為automotiveopensystemarchitecture,即汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)。AUTOSAR并非特指由某一家軟件公司開發(fā)出來的某款操作系統(tǒng)或中間件產(chǎn)品,而是由全球的主要汽車生產(chǎn)廠商、零部件供應(yīng)商、軟硬件和電子工業(yè)等企業(yè)共同制定的汽車開放式系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。各公司基于AUTOSAR標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)出來各自的中間件軟件產(chǎn)品。傳統(tǒng)平臺(classicplatform)自適應(yīng)平臺(adaptiveplatform)AUTOSAR平臺類型主流中間件軟件中間件認(rèn)知AUTOSAR傳統(tǒng)平臺的AUTOSAR被稱為
AUTOSARCP。AUTOSARCP主要運(yùn)行在8bit、16bit、32bit的MCU(微控制單元)上。一般應(yīng)用在對實(shí)時(shí)性和功能安全要求較高、對算力要求較低的場景中,如對發(fā)動機(jī)、制動系統(tǒng)等動力和底盤系統(tǒng)智能化控制等。該類中間件無法實(shí)現(xiàn)自動駕駛。主流中間件軟件中間件認(rèn)知AUTOSAR具有自適應(yīng)平臺的AUTOSAR被稱為
AUTOSARAPAUTOSARAP主要運(yùn)行在64bit以上的高性能MPU(微處理器單元)/SOC(嵌入式處理器)上,對應(yīng)自動駕駛的高性能電子系統(tǒng)。AUTOSARAP應(yīng)用在對實(shí)時(shí)性和功能安全有一定要求,對算力要求更高的場景中,如ADAS、自動駕駛,以及在動態(tài)部署方面,追求較高自由度的信息娛樂場景。主流中間件軟件中間件認(rèn)知AUTOSAR兩類平臺對比主流中間件軟件中間件認(rèn)知ROS2ROS即機(jī)器人操作系統(tǒng)(robotoperatingsystem),原生的ROS是作為機(jī)器人操作系統(tǒng)被開發(fā)的,為了直接滿足無人駕駛的所有需求,用作自動駕駛中間件,在原生ROS系統(tǒng)(被稱為ROS1)進(jìn)一步開發(fā)的系統(tǒng)被稱為ROS2?,F(xiàn)實(shí)中ROS1較多用于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域。由于ROS1基于TCP/IP通信機(jī)制,這就導(dǎo)致了其具有以下缺陷:實(shí)時(shí)性差嵌入式設(shè)備不友好需要大寬帶的穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)連接主流中間件軟件中間件認(rèn)知ROS2與ROS1的主要區(qū)別:ROS2可以部署在多種操作系統(tǒng)中ROS2的通信機(jī)制不同ROS2穩(wěn)定性更強(qiáng),對資源的消耗更低主流中間件軟件中間件認(rèn)知ROS1主要構(gòu)建于Linux系統(tǒng)之上,主要支持Ubuntu。ROS2采用全新的架構(gòu),底層基于DDS(DataDistributionService)通信機(jī)制,支持實(shí)時(shí)性、嵌入式、分布式、多操作系統(tǒng),ROS2支持的系統(tǒng)包括Linux、Windows、Mac、RTOS,甚至是單片機(jī)等沒有操作系統(tǒng)的裸機(jī)。ROS2可以部署在多種操作系統(tǒng)中主流中間件軟件中間件認(rèn)知ROS1的通訊系統(tǒng)基于TCPROS/UDPROS,強(qiáng)依賴于master節(jié)點(diǎn)的處理,需要一個(gè)Master來處理發(fā)布-訂閱通信中間層。ROS2的通訊系統(tǒng)是基于RTSP(Real-TimePublish-Subscribe)協(xié)議的DDS作為中間層,取消了master,同時(shí)在內(nèi)部提供了DDS的抽象層實(shí)現(xiàn)。DDS(Data-DistributionService)數(shù)據(jù)分布式服務(wù)是一種用于實(shí)時(shí)和嵌入式系統(tǒng)發(fā)布-訂閱式通信的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),DDS不需要像ROS1借助master來完成兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信,這使得系統(tǒng)容錯(cuò)性更強(qiáng)更加容錯(cuò)和更加靈活,且DDS具有極高的可靠性。ROS2的通信機(jī)制不同主流中間件軟件中間件認(rèn)知ROS1運(yùn)行時(shí)要依賴roscore,一旦roscore出現(xiàn)問題就會造成較大的系統(tǒng)故障,另外由于安裝與運(yùn)行體積較大,對很多低資源系統(tǒng)會造成負(fù)擔(dān)ROS2基于DDS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,而DDS基于RTPS的去中心化的通信框架,因此去除了對roscore的依賴,系統(tǒng)的穩(wěn)定性強(qiáng),對資源的消耗也得到了降低。ROS2的硬件運(yùn)行環(huán)境一般為SOC,滿足高等級自動駕駛的需求。ROS2穩(wěn)定性更強(qiáng),對資源的消耗更低主流中間件軟件中間件認(rèn)知CyberRTCyberRT又稱CyberRT框架,是我國自主品牌百度公司為其Apollo(阿波羅)自動駕駛平臺所開發(fā)的中間件。CyberRT是一個(gè)開源、高性能的運(yùn)行時(shí)框架,專為自動駕駛場景而設(shè)計(jì),針對自動駕駛的高并發(fā)、低延遲、高吞吐量進(jìn)行了大幅優(yōu)化。為了解決ROS1系統(tǒng)中“若ROSMaster出故障了,則任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信便受到影響”的問題,CyberRT用自動發(fā)現(xiàn)機(jī)制代替master機(jī)制,這個(gè)通信組網(wǎng)機(jī)制和汽車網(wǎng)絡(luò)CAN相似。此外,CyberRT的核心設(shè)計(jì)將調(diào)度、任務(wù)從內(nèi)核空間搬到了用戶空間。主流中間件軟件中間件認(rèn)知CyberRTCyberRT主要功能:在百度Apollo自動駕駛系統(tǒng)中管理不同的模塊,實(shí)現(xiàn)模塊間的高效通信,是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS,realtimeoperatingsystem)與自動駕駛各個(gè)模塊的中間通信接口。主流中間件軟件中間件認(rèn)知CyberRT突出特點(diǎn)是專為無人駕駛設(shè)計(jì)的,具體有三方面優(yōu)勢:目前百度公司已將CyberRT開源,國內(nèi)外很多自動駕駛團(tuán)隊(duì)使用CyberRT作為中間件。CyberRT、AUTOSARAP、ROS2在市場上分別有廠商在使用。中間件認(rèn)知報(bào)數(shù)法從任意指派從一名學(xué)生開始從1-5依次報(bào)數(shù)報(bào)相同數(shù)目者結(jié)合成一組中間件認(rèn)知一名同學(xué)草稿紙繪制計(jì)算平臺系統(tǒng)架構(gòu)簡圖。一名同學(xué)查詢中間件軟件參數(shù)。一名同學(xué)負(fù)責(zé)查詢計(jì)算平臺技術(shù)手冊與操作系統(tǒng)手冊。記錄員負(fù)責(zé)填寫工作記錄表。中間件認(rèn)知中間件認(rèn)知中間件認(rèn)知明確安裝任務(wù)的工作內(nèi)容。在計(jì)算平臺系統(tǒng)架構(gòu)簡圖中重點(diǎn)標(biāo)記出中間件。寫出中間件的作用。中間件認(rèn)知計(jì)算平臺實(shí)訓(xùn)臺架無草稿紙、筆操作系統(tǒng)手冊、計(jì)算平臺技術(shù)手冊中間件認(rèn)知無?確認(rèn)當(dāng)前操作系統(tǒng)是否滿足要求ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法安裝運(yùn)行安裝程序添加軟件源添加密鑰版本選擇配置Ubuntu軟件源123456ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法ROS與Ubuntu系統(tǒng)在版本上有對應(yīng)關(guān)系,因此安裝前查閱Ubuntu版本號,然后在后續(xù)安裝中選擇對應(yīng)版本的ROS。版本選擇1ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法Ubuntu系統(tǒng)可從互聯(lián)網(wǎng)下載并安裝的軟件類別:有版權(quán)或合法性問題的軟件(multiverse)由社區(qū)維護(hù)的免費(fèi)且開源的軟件(universe)設(shè)備的專用驅(qū)動程序(restricted)規(guī)范支持的免費(fèi)開源的軟件(main)配置Ubuntu軟件源2ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法對Ubuntu進(jìn)行軟件源方面配置,解除系統(tǒng)對軟件來源的限制。具體做法是通過Ubuntu搜索按鈕搜索并打開“軟件和更新”對話框,或者打開“設(shè)置”,點(diǎn)選“軟件和更新”。打開后勾選“main”“restricted”“universe”“multiverse”全部四項(xiàng)。配置Ubuntu軟件源2ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法添加軟件源步驟又被稱為設(shè)置sources.list。Ubuntu系統(tǒng)中有一個(gè)sources.list文件,是一個(gè)普通可編輯的文本文件,保存了ubuntu軟件更新的源服務(wù)器地址。文件存放目錄是/etc/apt/sources.list。/etc/apt/sources.List.d/.list代表一個(gè)文件名。sources.List.d目錄下的*.list文件用在安裝第三方軟件時(shí)在單獨(dú)文件中寫入源的地址。此步驟需要把ROS的軟件源地址添加到該文件夾中以確保安裝的時(shí)候能找到準(zhǔn)確的軟件地址。首先打開一個(gè)終端(Ctrl+Alt+T),然后在終端中敲入如下含有安裝軟件源信息的指令,然后點(diǎn)回車。添加軟件源3ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法一般可用的有官方默認(rèn)的安裝源、國內(nèi)清華大學(xué)的安裝源與中國科技大學(xué)的安裝源。以下命令行是中國科技大學(xué)安裝源相關(guān)的指令:
sudosh-c'./etc/lsb-release&&echo"deb/ros/ubuntu/`lsb_release-cs`main">/etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
可以看到,/ros/ubuntu/網(wǎng)址連接來自中國科技大學(xué)(ustc為中國科技大學(xué)英語縮寫)。來自清華大學(xué)的軟件源命令行如下所示:
sudosh-c'./etc/lsb-release&&echo"deb/ros/ubuntu/`lsb_release-cs`main">/etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'。添加軟件源3ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法ROS相對于Ubuntu而言屬于第三方軟件,因此需要在安裝前輸入密鑰指令。密鑰指令一般為《sudoapt-keyadv--keyserver'hkp://:80'--recv-keyC1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654》。添加密鑰4ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法更新apt首先需要更新apt,在窗口輸入指令《sudoaptupdate》。apt是用于從互聯(lián)網(wǎng)倉庫搜索、安裝、升級、卸載軟件或操作系統(tǒng)的工具。安裝5ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法選擇安裝方案ROS官方提供給安裝者四個(gè)選項(xiàng),分別為桌面完整版(desktop-full)、桌面版(desktop)、ROS基礎(chǔ)包(ROS-base)和單獨(dú)安裝。安裝5ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法確定安裝方案后,在終端輸入指令。運(yùn)行安裝程序6ROS安裝方法ROS安裝與卸載方法安裝過程如果系統(tǒng)詢問“內(nèi)容為預(yù)估安裝占用空間,是否繼續(xù)”,輸入“Y”,表示同意并繼續(xù)安裝。安裝全程需保持網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好,由于網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е逻B接超時(shí)可能會安裝失敗,出現(xiàn)如下界面。需嘗試再次重復(fù)“更新apt”和安裝命令直至成功。注意事項(xiàng)7ROS卸載ROS安裝與卸載方法如果需要卸載ROS,以ROSMelodicMorenia版本為例,在終端輸入指令sudoaptremoveros-melodic-*ROS安裝與卸載方法?一名同學(xué)負(fù)責(zé)ROS系統(tǒng)安裝。一名同學(xué)負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)查詢安裝過程中遇到的問題。?記錄員負(fù)責(zé)填寫工作記錄表。ROS安裝與卸載方法ROS安裝與卸載方法ROS安裝與卸載方法選擇正確的版本進(jìn)行ROS安裝。安裝全程保持網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好。ROS安裝與卸載方法計(jì)算平臺實(shí)訓(xùn)臺架無筆、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)手冊、計(jì)算平臺技術(shù)手冊ROS安裝與卸載方法無?
仔細(xì)確認(rèn)指令輸入是否正確不要選擇錯(cuò)誤ROS版本是否能夠正確找到中間件版本是否能夠說明各安裝方案的不同內(nèi)容是否能夠準(zhǔn)確
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