1.2 ROS开发环境的搭建
为了后面能进行ROS的实战讲解，我们要先搭建好ROS的开发环境，接下来就按照ROS安装、文件组织方式、网络通信配置、使用集成开发工具的顺序讲解如何搭建环境。
1.2.1 ROS的安装
使用ROS进行机器人的开发，一般需要机器人和工作台两个部分。机器人通常选择性价比高和功耗低的ARM嵌入式板作为主机；工作台大多选择X86台式机或笔记本电脑作为主机。虽然ROS支持多种操作系统，但对其原生的操作系统Ubuntu Linux支持得最好。所以为了避免麻烦，推荐大家在Ubuntu上安装ROS。ARM嵌入式板的厂家一般都会提供相应的定制化Ubuntu系统，主要体现在硬件外设驱动和一些加快系统运行速度的优化，软件开发人员可以不必考虑这些问题，直接把它当作普通的Ubuntu使用就行了。在X86主机上直接安装官方发布的Ubuntu系统，你可以直接将Ubuntu安装到物理机，也可以将Ubuntu安装到虚拟机。不管是采用何种硬件，在硬件上以何种方式安装Ubuntu或定制化Ubuntu，一旦我们拥有了一个可用的Ubuntu系统，就可以在这个Ubuntu系统上安装当下最流行的ROS发行版了。安装ROS的软硬件配置总结，如图1-2所示。
图1-2 安装ROS的软硬件配置总结
安装ROS前，要先装好Ubuntu，本书推荐安装Ubuntu18.04和ROS melodic，在机器人上的ARM主机安装Ubuntu18.04的内容请参见第5章的讲解。安装好Ubuntu18.04后，就可以开始ROS melodic的安装了。由于篇幅限制，有关ROS安装的具体步骤就不展开了，请直接参考官方在wiki上的教程[1]。
1.2.2 ROS文件的组织方式
安装完ROS之后，我们有必要对ROS的文件组织方式进行了解。ROS的文件被放在系统空间和工作空间两个地方。
系统空间就是存放ROS系统安装包的目录，在/opt/ros/目录中存放着roscore、rviz、rqt等ROS的核心程序和工具，文件是二进制形式，用户不可修改。要使用系统空间中的程序和工具，需要先激活系统空间。请使用下面两行命令。
echo "source /opt/ros/melodic/setup.bash" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc
工作空间是用户开发自己程序的文件夹（也称目录），由用户自行创建。工作空间中存放各种用户自己开发的功能包程序，文件是源代码形式，用户可自由修改。用户可根据需要创建多个工作空间。下面在~/目录新建一个名为catkin_ws的工作空间，具体命令如下。
#新建文件夹 mkdir -p ~/catkin_ws/src #初始化src目录 cd ~/catkin_ws/src catkin_init_workspace #对工作空间进行首次编译 cd ~/catkin_ws catkin_make
要使用工作空间中的程序和工具，同样需要先激活该空间。请使用下面两行命令。
echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc
ROS的开源社区有非常多的功能包，涵盖传感器驱动、算法、工具等。可以直接用apt命令将二进制格式的功能包安装到系统空间，也可以将功能包的源码下载到我们的工作空间，然后手动编译。如果我们要对一些功能包进行修改或升级，可以将该功能包的源码下载到工作空间后修改并编译，工作空间的功能包能直接覆盖系统空间同名的功能包。我们也可以直接用apt命令卸载系统空间的功能包，然后将该功能包的源码下载到工作空间后修改、编译。
1.2.3 ROS网络通信配置
前面提到ROS分布式通信的特性，即在构成ROS网络通信的各台主机中，必须指明一台主机作为主节点负责管理整个ROS网络通信，同时要声明参与通信的各个客户主机。所有主机均由其IP地址描述，这样就需要设置每台主机中的环境变量MASTER和HOST。本章只有1台主机参与ROS网络通信，可以不必设置环境变量，或者将环境变量都取localhost默认值。打开~/.bashrc文件，在文件末尾添加如下环境变量。
export ROS_MASTER_URI=http://localhost:11311 export ROS_HOSTNAME=localhost
1.2.4 集成开发工具
工欲善其事，必先利其器。选择一款合适的集成开发工具，能大大提高开发效率。在ROS开发中常用的集成开发工具包括vim、VSCode、Sublime text、Atom、RoboWare Studio等。
在Linux开发中，vim是非常好用的纯文本编辑器，所以推荐大家安装。vim的安装很简单，直接用apt命令安装即可。VSCode是比较推荐的集成开发工具，跟Windows系统中的Visual Studio一样，功能非常强大，对现在主流编程语言都有很好的支持。直接打开Ubuntu的软件中心，搜索Visual Studio Code找到对应图标点击安装就行了。