2025年LCM库的简单使用

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

机器人软件系统中使用的通讯框架多种多样。比如，百度Apollo使用的Cyber RT，ROS1中的TCPROS/UDPROS通信机制，ROS2中使用的DDS等等。

下面介绍一种轻量，易用的通讯框架LCM（Lightweight Communications and Marshalling）。

LCM是一套用于消息传递和数据编码的库和工具，目标是构建高带宽和低延的实时通讯系统。它提供了一个发布/订阅消息传递模型和自动编码/解码代码的生成器。

LCM为多种编程语言（C/C++，C#，Java，Lua，MATLAB，Python）的应用提供接口。

LCM具有如下特性：

低延迟的进程间通信
使用UDP组播的高效广播机制
类型安全的消息编排
用户友好的记录和回放工具
没有集中的 “数据库 “或 “枢纽”—节点间直接通讯
没有守护进程
极少的依赖

参考：

https://lcm-proj.github.io/

安装LCM

安装编译依赖

sudo apt-get install build-essential autoconf automake autopoint libglib2.0-dev libtool openjdk-8-jdk python-dev

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编译安装

讯享网mkdir build cd build cmake .. make sudo make install

增加动态库链接地址

export LCM_INSTALL_DIR=/usr/local/lib echo $LCM_INSTALL_DIR > /etc/ld.so.conf.d/lcm.conf sudo ldconfig

定义通讯数据结构

LCM库通过编写lcm文件来定义通讯数据结构。下面是一个针对C++的示例。

新建example_t.lcm 文件，并拷贝下面的内容到文件中。

讯享网package exlcm; struct example_t { 
    int64_t timestamp; double position[3]; double orientation[4]; int32_t num_ranges; int16_t ranges[num_ranges]; string name; boolean enabled; }

执行下面的命令生成头文件

lcm-gen -x example_t.lcm

同一个lcm文件里可以写多个数据结构。如下所示：

讯享网package exlcm; struct example_t { 
    int64_t timestamp; double position[3]; double orientation[4]; int32_t num_ranges; int16_t ranges[num_ranges]; string name; boolean enabled; } struct nihao_t { 
    int64_t timest2amp; string name1; boolean enabl1ed; }

执行lcm-gen后会为每一个结构体生成一个头文件。

示例来源于：

https://lcm-proj.github.io/tut_lcmgen.html

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简单的使用示例

发送代码示例

// file: send_message.cpp // // LCM example program. // // compile with: // $ g++ -o send_message send_message.cpp -llcm // // On a system with pkg-config, you can also use: // $ g++ -o send_message send_message.cpp `pkg-config --cflags --libs lcm` #include <lcm/lcm-cpp.hpp> #include "exlcm/example_t.hpp" int main(int argc, char **argv) { 
    lcm::LCM lcm; if (!lcm.good()) return 1; exlcm::example_t my_data; my_data.timestamp = 0; my_data.position[0] = 1; my_data.position[1] = 2; my_data.position[2] = 3; my_data.orientation[0] = 1; my_data.orientation[1] = 0; my_data.orientation[2] = 0; my_data.orientation[3] = 0; my_data.num_ranges = 15; my_data.ranges.resize(my_data.num_ranges); for (int i = 0; i < my_data.num_ranges; i++) my_data.ranges[i] = i; my_data.name = "example string"; my_data.enabled = true; lcm.publish("EXAMPLE", &my_data); return 0; }

接受代码示例

讯享网// file: listener.cpp // // LCM example program. // // compile with: // $ gcc -o listener listener.cpp -llcm // // On a system with pkg-config, you can also use: // $ gcc -o listener listener.cpp `pkg-config --cflags --libs lcm` #include <stdio.h> #include <lcm/lcm-cpp.hpp> #include "exlcm/example_t.hpp" class Handler { 
    public: ~Handler() { 
   } void handleMessage(const lcm::ReceiveBuffer *rbuf, const std::string &chan, const exlcm::example_t *msg) { 
    int i; printf("Received message on channel \\"%s\\":\\n", chan.c_str()); printf(" timestamp = %lld\\n", (long long) msg->timestamp); printf(" position = (%f, %f, %f)\\n", msg->position[0], msg->position[1], msg->position[2]); printf(" orientation = (%f, %f, %f, %f)\\n", msg->orientation[0], msg->orientation[1], msg->orientation[2], msg->orientation[3]); printf(" ranges:"); for (i = 0; i < msg->num_ranges; i++) printf(" %d", msg->ranges[i]); printf("\\n"); printf(" name = '%s'\\n", msg->name.c_str()); printf(" enabled = %d\\n", msg->enabled); } }; int main(int argc, char **argv) { 
    lcm::LCM lcm; if (!lcm.good()) return 1; Handler handlerObject; lcm.subscribe("EXAMPLE", &Handler::handleMessage, &handlerObject); while (0 == lcm.handle()) { 
    // Do nothing } return 0; }

CMakeList.txt的写法

下面的写法是通用的，也适用于ROS1

find_package(lcm REQUIRED) include(${ 
   LCM_USE_FILE}) target_link_libraries(${ 
   PROJECT_NAME} lcm )

下面的写法适用于ROS2

讯享网set(dependencies "geometry_msgs" "nav_msgs" "rclcpp" "sensor_msgs" "tf2" "tf2_msgs" "OpenCV" "PCL" # "lcm" #不要在ament_target_dependencies中加入lcm，不起作用的 "cv_bridge" "image_transport" ) ament_target_dependencies(${ 
   EXEC_NAME} ${ 
   dependencies} ) # 不加的话会报undefined reference to `lcm_destroy' target_link_libraries(${ 
   EXEC_NAME} lcm) # 使用target_link_libraries添加lcm依赖

处理回调

lcm用handle()函数来处理消息回调（接受到消息后就执行回调函数）。

lcm.handle()是阻塞的。只能放到单独的线程里执行。

lcm.handleTimeout(10)可以超时后返回，然后执行后面的代码。设置的时间的单位是毫秒。

进程间通讯

当需要通信的进程分别在两台机器里时，需要设置如下环境变量（两台电脑命令行窗口都运行这条）。

export LCM_DEFAULT_URL=udpm://239.255.76.67:7667?ttl=1

如果需要通信的两个进程在同一台主机上则不需要运行上面的命令。

如果需要在两个docker间实现通信，需要在同一网络下启动这两个容器。

讯享网#以相同的网络启动容器 docker run -it --name test_docker0 --network nat shoufei/kinetic:latest /bin/bash docker run -it --name test_docker1 --network nat shoufei/kinetic:latest /bin/bash

注意上面的两个docker启动命令均添加了--network nat参数。其中nat是用下面的命令建立的网络接口。

docker network create nat

注意，docker中也需要执行上面设置环境变量的命令。

注意事项

当数据结构定义的是数组时，生成的头文件中会用vector来定义这个数据。进行赋值时需要先 resize vector 的长度。不然会填充数据时会报错。

讯享网void TestNode::test_tof_callback( const sensor_msgs::msg::PointCloud2::SharedPtr msg) { 
    testlcm::tof_points_t data; size_t size = msg->height * msg->width; pcl::PCLPointCloud2 pcl_pc2; pcl_conversions::toPCL(*msg,pcl_pc2); pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr temp_cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>); pcl::fromPCLPointCloud2(pcl_pc2,*temp_cloud); data.timestamp = msg->header.stamp.nanosec * 0.001; data.num_points = size; data.xs.resize(data.num_points);//当数据结构定义的是数组时，生成的头文件中会用vector来定义这个数据。进行赋值时需要先resize vector的长度。不然会填充数据时会报错。 data.ys.resize(data.num_points); data.zs.resize(data.num_points); for(uint32_t i = 0; i < size; ++i) { 
    data.xs[i] = temp_cloud->points[i].x; data.ys[i] = temp_cloud->points[i].y; data.zs[i] = temp_cloud->points[i].z; } RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "got test tof points"); lcm.publish(REAR_TOF_POINTS_MSG, &data); }

参考：

https://lcm-proj.github.io/index.html

http://lcm-proj.github.io/multicast_setup.html

https://blog.csdn.net/Kalenee/article/details/