在嵌入式通信上使用MicroROS如何有效减少数据流量

小鱼

在嵌入式通信上使用MicroROS如何有效减少数据流量

大家好，我是小鱼，今天分享下关于 MicroROS相关的内容。

随着项目需要，我们决定使用多台机器人通过MicroROS连接到代理（agent）。在这种场景下，当代理需要将数据广播到各个机器人时，我们面临着传输效率和数据流量的挑战。即使机器人在同一条总线或局域网上，直接的UDP广播并不可行。为了解决这一挑战，我们开始从MicroROS核心组件 Micro-XRCE-DDS 入手，探索如何在这个嵌入式通信框架下有效减少数据流量。

MicroROS数据帧大小探究

首先，我们研究了MicroROS数据帧的大小。以话题发布（topic publishing）为例，在采用 BEST_EFFORT 模式时，MicroROS会在原始数据基础上额外增加 19 个字节的数据。如果采用默认模式，消耗会更大。这意味着即便传输的数据本身很小，协议本身也会增加相当数量的字节，影响传输效率。

MicrosROS Agent数据传输分析

Agent发布数据时，也会在传输的数据前添加大量字节。以下是其中一部分的代码：

// 代码片段展示了数据传输中的一些关键步骤
size_t FramingIO::write_framed_msg(
    const uint8_t *buf,
    size_t len,
    uint8_t remote_addr,
    TransportRc &transport_rc) {
    // 数据传输过程中添加了多个字节的信息，包括头部、本地地址、远程地址和数据长度等
    // ...
    // 传输过程中尽量增加数据字节，来减少传输次数的固定消耗
    // ...
}

可以看出，在传输数据时，头部包含了帧的开头地址和其他信息，导致传输的数据远远大于原始数据本身。这种额外的开销会对通信的效率产生影响。

优化传输效率的策略

为了在使用MicroROS时优化通信效率，有一些策略和实践是值得考虑的：

合并数据传输： 将多个小的数据包合并为一个较大的数据包，减少传输次数，以此降低固定传输开销的影响。
数据压缩与优化： 在传输之前对数据进行压缩或者优化处理，尽量减少实际需要传输的数据量。
优化通信协议配置： 根据实际需求和场景对通信协议进行合理配置，以达到最佳的传输效率。

使用Micro-XRCE-DDS-Agent完成MicroROS通信流程

为了更好地理解MicroROS通信流程以及探索优化策略，可以按照以下步骤进行：

克隆Micro-XRCE-DDS-Agent仓库：git clone https://github.com/eProsima/Micro-XRCE-DDS-Agent.git -b ros2
进入相应目录并构建：cd Micro-XRCE-DDS-Agent/ && mkdir build && cd build/ && cmake .. && make -j8
运行MicroXRCEAgent并指定相关参数，比如串口信息和波特率等：./MicroXRCEAgent serial --dev /dev/ttyUSB1 -b 115200 -v6

以上步骤可以帮助理解MicroROS通信的基本流程，并为优化传输效率提供一些思路和实践基础。

在嵌入式通信中，特别是在多台机器人间的数据传输中，优化数据流量和传输效率对系统整体性能至关重要。通过理解MicroROS框架的数据传输机制，并结合针对性的优化策略，我们可以更好地应对通信中的挑战，提升系统的性能和稳定性。