【哪吒开发板试用】在哪吒开发板上测试ROS

前言随着机器人技术的迅猛发展，越来越多的研究者与开发者投身于这一兼具挑战性和前沿性的领域。哪吒开发板作为一款面向机器人开发的高性能平台，凭借其卓越的计算能力和丰富的硬件接口，为机器人技术爱好者和专业团队提供了理想的实验与开发环境。本文将为读者呈现一份详尽的指导，涵盖从哪吒开发板的基本介绍，到Ubuntu 20.04操作系统的安装，再到ROS1（机器人操作系统）的部署与最终的ROS应用开发与实现的

与天共存

9人浏览 · 2024-12-12 17:58:48

与天共存 · 2024-12-12 17:58:48 发布

前言

随着机器人技术的迅猛发展，越来越多的研究者与开发者投身于这一兼具挑战性和前沿性的领域。哪吒开发板作为一款面向机器人开发的高性能平台，凭借其卓越的计算能力和丰富的硬件接口，为机器人技术爱好者和专业团队提供了理想的实验与开发环境。本文将为读者呈现一份详尽的指导，涵盖从哪吒开发板的基本介绍，到Ubuntu 20.04操作系统的安装，再到ROS1（机器人操作系统）的部署与最终的ROS应用开发与实现的完整过程。希望通过此文，助力开发者快速上手并高效完成机器人项目的构建。

一、哪吒开发板简介

哪吒（Nezha）开发套件以信用卡大小（85 x 56mm）的开发板-哪吒（Nezha）为核心，采用英特尔®处理器 N97（Alder Lake-N），结合了高性能和低功耗的特性。它支持四核 SoC，时钟频率高达 3.60GHz，TDP 仅为 12W。其内置 GPU 用于高分辨率显示。哪吒保持了 85mm x 56mm 信用卡大小的外形尺寸，与树莓派相同，包括高达 8GB 的 LPDDR5 系统内存、高达 64GB 的 eMMC 存储、板载 TPM 2.0、40 针 GPIO 连接器，并支持 Windows 和 Linux 操作系统。这些功能与无风扇冷却器相结合，为各种应用构建了高效的解决方案，适用于教育、物联网网关、数字标牌和机器人等应用。

以下是哪吒开发板的主要特点：

1. 处理器：搭载Intel® N97处理器（Alder Lake-N），提供高达3.6GHz的时钟频率和12W的TDP，确保了强大的处理能力。

2. 图形处理：内置Intel® UHD Graphics Gen12 GPU，支持高分辨率显示，为视觉处理和图形应用提供支持。

3. 内存与存储：

板载8GB LPDDR5内存，提供高速的数据访问能力。
64GB eMMC存储，为操作系统和应用程序提供足够的存储空间。

4. 接口丰富：

1个Gigabit LAN端口，用于有线网络连接。
3个USB 3.2 Gen 2 Type-A端口，2个10针USB 2.0/UART端口，提供多种外设连接选项。
1个HDMI 1.4b端口，支持高清视频输出。

5. 扩展能力：配备40针GPIO连接器，支持PWM、UART、I2C、I2S、SPI和ADC等多种功能，便于连接各种传感器和执行器。

6. 安全性：板载TPM 2.0，提供硬件级别的安全保障。

7. 电源设计：支持12V直流输入，5A电流，确保稳定的电源供应。

8. 操作系统支持：兼容Windows和Linux操作系统，为开发者提供了灵活的选择。

9. 尺寸：信用卡大小的尺寸（85 x 56mm），便于集成到各种设备中。

10. 散热设计：采用无风扇散热设计，适合于对噪音敏感或空间受限的应用场景。

哪吒开发板的这些特性使其成为教育、物联网、数字标牌和机器人等领域的理想选择。它的高性能和灵活性为开发者提供了广阔的创新空间。

二、安装 Ubuntu 系统

1. 准备工作

- 下载 Ubuntu 20.04 系统镜像（从官方网站下载）

- 准备一个 USB 启动盘（建议 8GB 以上）

- 准备 USB 键盘鼠标和 HDMI 显示器

2. 系统安装

```bash

# 使用 USB 启动盘进行系统烧录

# 1. 按照工具提示完成烧录过程

# 2. 烧录完成后重启设备

```

3. 首次启动设置

- 连接显示器、键盘和鼠标

- 接通电源，等待系统启动

- 按照向导完成初始化设置（用户名、密码等）

- 配置网络连接（可选择有线或无线网络）

三、ROS1安装

在Ubuntu 20.04系统上安装ROS1（Noetic版本）可以按照以下步骤进行：

1. 配置Ubuntu软件源
打开系统的“软件与更新”设置界面，确保启用了`main`、`universe`、`restricted`和`multiverse`选项。为提升下载速度，可选择一个中国的服务器作为下载源。

2. 添加ROS软件源
在终端中执行以下命令，添加ROS官方软件源：
```bash
sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
```

3. 添加密钥
使用以下命令导入ROS软件源的密钥：
```bash
sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654
```

4. 更新软件包列表
在终端中运行以下命令以更新软件包索引：
```bash
sudo apt update
```

5. 安装ROS
安装ROS Noetic的桌面完整版，执行以下命令：
```bash
sudo apt install ros-noetic-desktop-full
```

6. 设置环境变量
将相关命令添加到`~/.bashrc`文件：
```bash
echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
```

7. 安装其他工具和依赖项
为了满足开发需求，需安装一些常用工具和依赖：
```bash
sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
```

8. 初始化rosdep
初始化rosdep工具，运行以下命令：
```bash
sudo rosdep init
rosdep update
```

9. 验证ROS安装
执行以下命令启动ROS核心，检查是否安装成功：
```bash
roscore
```

四、测试ROS功能

安装完成后，可以通过以下步骤验证ROS是否运行正常：

1. **启动ROS核心服务**
打开终端，输入以下命令启动ROS核心服务：
```bash
roscore
```
此命令将启动ROS的通信基础架构。如果一切正常，终端会显示ROS核心启动的相关信息，例如节点名称、日志文件路径等。保持此窗口打开，不要关闭。

2. **运行示例节点**
打开另一个终端窗口，运行一个简单的ROS示例节点，例如`talker`节点：
```bash
rosrun rospy_tutorials talker
```
该命令会启动一个发布者节点，它会不断发送"Hello World"消息。终端将输出这些消息内容。

3. **启动消息订阅节点**
在第三个终端窗口中，启动`listener`节点，订阅`talker`发布的消息：
```bash
rosrun rospy_tutorials listener
```
该节点会接收并打印来自`talker`节点的"Hello World"消息。

4. **查看话题信息**
打开新的终端，查看当前运行的ROS话题，输入以下命令：
```bash
rostopic list
```
输出的列表中应包含`/chatter`，这是`talker`节点发布的消息话题。

5. **检查话题消息内容**
使用以下命令查看`/chatter`话题的实时消息内容：
```bash
rostopic echo /chatter
```
终端将打印由`talker`节点发布的消息数据，与`listener`节点接收的内容一致。

6. **图形化工具测试（可选）**
安装并启动ROS的图形化工具`rqt`，以检查系统中的节点和话题信息：
```bash
sudo apt install ros-noetic-rqt
rqt
```
启动后，界面中会显示当前所有运行的节点、话题及其连接情况。通过该工具可以直观地分析ROS网络的状态。

7. **结束测试**
完成测试后，按下`Ctrl+C`依次停止所有运行中的节点和`roscore`服务。