📚 课程目录第3章按键状态发布

3. 按键状态发布

任务目标

本案例实现：在ESP32开发板上读取一个按键的电平状态，通过micro-ROS以std_msgs/msg/Bool消息类型发布到key_state话题，主机端通过ros2 topic echo订阅并显示按键状态。按键按下时发布true，松开时发布false。

环境与依赖

硬件：ESP32开发板、按键模块（一端接GPIO，另一端接GND）、USB线
固件：micro_ros_espidf_programmer烧录的micro-ROS agent固件（已预置）
主机端：Ubuntu 22.04 + ROS 2 Humble + micro-ROS Agent
代码基于ESP-IDF框架，使用esp-idf的GPIO驱动

完整实现代码

创建main.c，代码如下：

#include <stdio.h>
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>
#include <driver/gpio.h>
#include <rcl/rcl.h>
#include <rclc/rclc.h>
#include <rclc/executor.h>
#include <std_msgs/msg/bool.h>

#define KEY_GPIO  GPIO_NUM_0   // 按键接GPIO0，另一端接GND
#define RCCHECK(fn) { rcl_ret_t temp_rc = fn; if((temp_rc != RCL_RET_OK)){vTaskDelete(NULL);}}
#define RCSOFTCHECK(fn) { rcl_ret_t temp_rc = fn; if((temp_rc != RCL_RET_OK)){}}

rcl_publisher_t publisher;
std_msgs__msg__Bool msg;

void timer_callback(rcl_timer_t *timer, int64_t last_call_time)
{
    (void)last_call_time;
    if (timer != NULL) {
        int level = gpio_get_level(KEY_GPIO);
        // 按键按下时GPIO为低电平（0），发布true；松开为高电平（1），发布false
        msg.data = (level == 0) ? true : false;
        rcl_ret_t ret = rcl_publish(&publisher, &msg, NULL);
        if (ret != RCL_RET_OK) {
            printf("发布失败\n");
        }
    }
}

void app_main(void)
{
    // 配置GPIO为输入，启用内部上拉
    gpio_config_t io_conf = {
        .pin_bit_mask = (1ULL << KEY_GPIO),
        .mode = GPIO_MODE_INPUT,
        .pull_up_en = GPIO_PULLUP_ENABLE,
        .pull_down_en = GPIO_PULLDOWN_DISABLE,
        .intr_type = GPIO_INTR_DISABLE
    };
    gpio_config(&io_conf);

    // micro-ROS初始化
    rcl_allocator_t allocator = rcl_get_default_allocator();
    rclc_support_t support;
    RCCHECK(rclc_support_init(&support, 0, NULL, &allocator));

    rcl_node_t node;
    RCCHECK(rclc_node_init_default(&node, "key_node", "", &support));

    RCCHECK(rclc_publisher_init_default(
        &publisher,
        &node,
        ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT(std_msgs, msg, Bool),
        "key_state"));

    // 创建定时器，每100ms发布一次
    rcl_timer_t timer;
    RCCHECK(rclc_timer_init_default(
        &timer,
        &support,
        RCL_MS_TO_NS(100),
        timer_callback));

    rclc_executor_t executor;
    RCCHECK(rclc_executor_init(&executor, &support.context, 1, &allocator));
    RCCHECK(rclc_executor_add_timer(&executor, &timer));

    printf("按键状态发布节点已启动\n");

    while (1) {
        rclc_executor_spin_some(&executor, RCL_MS_TO_NS(10));
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10));
    }

    // 清理资源（实际不会执行到）
    RCCHECK(rcl_publisher_fini(&publisher, &node));
    RCCHECK(rcl_node_fini(&node));
    vTaskDelete(NULL);
}

编译与烧录

在ESP-IDF环境中创建项目，将上述代码放入main/main.c，并在CMakeLists.txt中添加micro-ROS依赖：

idf_component_register(SRCS "main.c"
                    INCLUDE_DIRS ".")
target_link_libraries(${COMPONENT_LIB} INTERFACE micro_ros_espidf_component)

编译并烧录：

idf.py build
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash monitor

主机端运行与验证

启动micro-ROS Agent（默认UDP端口8888）：

ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent udp4 --port 8888

新终端中订阅话题：

ros2 topic echo /key_state std_msgs/msg/Bool

通过条件

按下按键（GPIO0接地）时，终端显示data: true；松开时显示data: false。
话题以约10Hz频率持续刷新，无断连报错。

常见问题

按键无反应：检查GPIO0是否被其他功能占用（如flash按钮），可更换其他GPIO并修改KEY_GPIO宏。
发布失败：确认Agent已启动且ESP32已成功连接（串口日志显示Micro-ROS initialized）。
电平逻辑相反：若按键按下时读到高电平，将msg.data赋值逻辑取反即可。