成功安裝了 micro-ROS / ROS 2 ESP32 開發環境

 已經成功安裝了 micro-ROS / ROS 2 ESP32 開發環境所需的 Python 套件與 colcon 工具鏈，其中包括：

• ✅ colcon 相關核心與擴充

• ✅ empy（ROS2 build template 使用）

• ✅ pytest（unit test 支援）

• ✅ catkin_pkg（老式 ROS1 兼容用）

• ✅ PyYAML 等支援性工具

這表示你的 Python 環境、虛擬環境與 micro-ROS toolchain 現在都已經準備好，可以進行後續的韌體建構、燒錄與 agent 通訊測試。

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🔜 建議你下一步可以做的事：

✅ 建構韌體

bash
ros2 run micro_ros_setup build_firmware.sh

這會編譯 ESP32 韌體（FreeRTOS + micro-ROS）並輸出至 firmware/build/ 目錄。

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✅ 確認 USB 串口後燒錄（ESP32 預設為 /dev/ttyUSB0）

bash
export MICROROS_FIRMWARE_SERIAL_DEVICE=/dev/ttyUSB0
ros2 run micro_ros_setup flash_firmware.sh

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✅ 執行 micro-ROS Agent（在主機端，連接到 ESP32）

bash
ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial --dev /dev/ttyUSB0

你應該會看到 micro-ROS agent 開始通訊、顯示 INFO micro_ros_agent 類似的日誌輸出。

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✅ 測試 ROS 2 通訊（主機）

bash
ros2 topic list
ros2 topic echo /<你的 topic 名稱>

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🛠 若你還沒寫 app.c 內容

你可以用預設範本：

bash
ros2 run micro_ros_setup configure_firmware.sh int32_publisher -t serial -d /dev/ttyUSB0

會建立一個簡單的 ROS publisher，固定頻率送 std_msgs/msg/Int32 到 /int32_publisher topic。

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如果你之後想改成自訂的 topic、subscriber、timer、executor 範本，我可以幫你快速產一份乾淨的 app.c 模板。

是否需要我幫你生成一份 ESP32 專用的 micro-ROS 範例 app.c？或整個專案初始化腳本？

在 ESP32 上使用 FreeRTOS 運行 micro-ROS 的操作步驟

 在 ESP32 上使用 FreeRTOS 運行 micro-ROS 的操作步驟

前置條件

• 作業系統：Ubuntu 20.04 或 22.04（建議搭配 ROS 2 Humble）。
• ROS 2：已安裝 ROS 2 Humble，並可透過 /opt/ros/humble/setup.bash 啟用。
• ESP32 工具：已安裝 ESP-IDF（建議版本 v4.4 或更新，與 micro-ROS 相容）。
• 依賴套件：已安裝 colcon、rosdep、flex 等必要工具。
• 硬體：ESP32 或 ESP32-S3，具備 USB 轉串口連線。

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步驟 1：建立並編譯 ROS 2 工作空間

創建一個用於 micro-ROS 設置的工作空間，並編譯相關套件。

bash

mkdir -p ~/firmware_esp32_ws/src
cd ~/firmware_esp32_ws
git clone https://github.com/micro-ROS/micro_ros_setup src/micro_ros_setup
rosdep update
sudo apt install flex
rosdep install --from-path src --ignore-src -y
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build
source install/local_setup.bash

說明與檢查：

• 這個步驟會下載 micro-ROS 的設置工具並編譯。
• 確保 colcon build 執行無誤，無錯誤訊息。
• 執行 source install/local_setup.bash 後，確認環境變數正確設置，可用 echo $ROS_DISTRO 檢查（應顯示 humble）。

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步驟 2：建立 FreeRTOS 韌體工作空間

為 ESP32 創建基於 FreeRTOS 的 micro-ROS 韌體工作空間。

bash

ros2 run micro_ros_setup create_firmware_ws.sh freertos esp32

輸出結果：

• 執行後會在當前目錄下生成 firmware/ 資料夾，結構如下：
  firmware/
  ├── apps/
  ├── esp-idf/
  ├── mcu_ws/
  │   ├── src/
  │   └── install/
  ├── CMakeLists.txt
  ├── sdkconfig

• 這裡明確指定 freertos 作為作業系統，esp32 作為目標平台（其他支援平台包括 nucleo_f446re、crazyflie21 等）。

ESP32-S3 注意事項： 若使用 ESP32-S3，需在創建工作空間前設置以下環境變數：

bash

export IDF_TARGET=esp32s3

• 這確保生成的工作空間適用於 ESP32-S3 的硬體配置。

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步驟 3：編譯韌體

編譯針對 ESP32 的 micro-ROS 韌體。

bash

ros2 run micro_ros_setup build_firmware.sh

說明與檢查：

• 該指令會自動載入 ESP-IDF 環境並編譯韌體。
• 編譯過程應無錯誤，否則檢查 ESP-IDF 版本或依賴套件。
• 對於 ESP32-S3，確認 IDF_TARGET=esp32s3 已設置，並檢查 sdkconfig 檔案中的 UART 和快閃記憶體大小設置是否正確。

進階配置（選擇性）： 若需調整 UART 引腳或快閃記憶體大小，可使用以下指令開啟配置介面：

bash

ros2 run micro_ros_setup configure_firmware.sh menuconfig

• 在 menuconfig 中調整相關參數（例如 UART 引腳、快閃記憶體大小），特別適用於 ESP32-S3。

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步驟 4：燒錄韌體到 ESP32

將編譯好的韌體燒錄到 ESP32 硬體。

bash

export MICROROS_FIRMWARE_SERIAL_DEVICE=/dev/ttyUSB0
ros2 run micro_ros_setup flash_firmware.sh

說明與檢查：

• 將 /dev/ttyUSB0 替換為實際的 USB 串口（可用 ls /dev/tty* 檢查）。
• 確保 ESP32 已正確連接到電腦，且有寫入權限（可能需 sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0）。
• 燒錄完成後，檢查是否有錯誤訊息。

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步驟 5：啟動 micro-ROS Agent

啟動 micro-ROS Agent 以與 ESP32 上的 micro-ROS 應用程式通訊。

bash

ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial --dev /dev/ttyUSB0

說明與檢查：

• 確保串口與燒錄時一致（例如 /dev/ttyUSB0）。
• Agent 啟動後應顯示連線訊息，表示與 ESP32 的 micro-ROS 節點成功通訊。
• 若無反應，檢查 ESP32 是否正確燒錄，或確認 UART 設置是否正確。

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ESP32-S3 特別注意事項

若使用 ESP32-S3，請額外注意以下事項：

1. 設置 IDF 目標：
   bash

   export IDF_TARGET=esp32s3

   • 在創建韌體工作空間前執行，確保生成正確的配置。
2. 檢查 UART 和快閃記憶體：
   • ESP32-S3 的 UART 引腳和快閃記憶體大小可能與標準 ESP32 不同。
   • 使用 menuconfig 檢查並調整 sdkconfig 中的設置：
     bash

     ros2 run micro_ros_setup configure_firmware.sh menuconfig

   • 常見調整包括 UART 引腳分配和快閃記憶體大小（例如 4MB 或 8MB）。
3. 燒錄問題：
   • ESP32-S3 的燒錄可能需要額外驅動程式，確保 USB 驅動（如 cp2102 或 ch340）已安裝。
   • 確認燒錄工具（如 esptool）與 ESP-IDF 版本相容。

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常見問題與解決方法

1. 編譯失敗：
   • 確認 ESP-IDF 版本與 micro-ROS 相容（建議 v4.4 或更新）。
   • 檢查是否遺漏依賴套件，可重跑 rosdep install。
2. 燒錄失敗：
   • 確認串口正確（/dev/ttyUSB0 或其他）。
   • 檢查 ESP32 是否進入燒錄模式（可能需按住 BOOT 按鈕）。
3. Agent 無法連線：
   • 確認 UART 設置與 Agent 的串口一致。
   • 檢查韌體是否正確燒錄，可透過串口監控工具（如 minicom）查看 ESP32 輸出。

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總結

以上步驟涵蓋了從建立 ROS 2 工作空間到在 ESP32 上運行 micro-ROS 的完整流程。對於 ESP32-S3，需特別注意 IDF_TARGET 設置和 sdkconfig 配置。完成後，你將能夠在 ESP32 上運行 micro-ROS 節點，並透過 micro-ROS Agent 與 ROS 2 系統通訊。

若有進一步問題或需要範例程式碼（如 micro-ROS 節點程式），請提供更多細節，我可協助補充！

以下是為 ESP32 + micro-ROS + FreeRTOS 平台設計的一份簡單但完整的 app.c 範例程式，它會：

• 初始化 micro-ROS 節點（rclc_node）

• 建立一個 publisher，發佈 std_msgs/msg/Int32 訊息到 /int_topic

• 每 500ms 發送一筆遞增的數字

• 使用 rclc_executor 管理 timer callback

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✅ firmware/apps/microros_esp32_extensions/app.c

c
#include <stdio.h>
#include <rcl/rcl.h>
#include <rcl/error_handling.h>
#include <rclc/rclc.h>
#include <rclc/executor.h>
#include <std_msgs/msg/int32.h>
#include <freertos/FreeRTOS.h>
#include <freertos/task.h>

rcl_publisher_t publisher;
std_msgs__msg__Int32 msg;
int32_t count = 0;

void timer_callback(rcl_timer_t * timer, int64_t last_call_time)
{
    RCLC_UNUSED(last_call_time);
    if (timer != NULL) {
        msg.data = count++;
        rcl_publish(&publisher, &msg, NULL);
    }
}

void appMain(void * arg)
{
    // === micro-ROS 初始化 ===
    rcl_allocator_t allocator = rcl_get_default_allocator();
    rclc_support_t support;

    rclc_support_init(&support, 0, NULL, &allocator);

    rcl_node_t node;
    rclc_node_init_default(&node, "esp32_node", "", &support);

    rclc_publisher_init_default(
        &publisher,
        &node,
        ROSIDL_GET_MSG_TYPE_SUPPORT(std_msgs, msg, Int32),
        "int_topic"
    );

    // === Timer 500ms ===
    rcl_timer_t timer;
    rclc_timer_init_default(
        &timer,
        &support,
        RCL_MS_TO_NS(500),
        timer_callback
    );

    // === Executor ===
    rclc_executor_t executor;
    rclc_executor_init(&executor, &support.context, 1, &allocator);
    rclc_executor_add_timer(&executor, &timer);

    // === 主循環 ===
    while (1) {
        rclc_executor_spin_some(&executor, RCL_MS_TO_NS(100));
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100));
    }

    // 不會執行到這裡，但若需清理可加上：
    // rcl_publisher_fini(&publisher, &node);
    // rcl_node_fini(&node);
}

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📦 配套資訊

這份程式預設的 Topic 是：

bash
Topic: /int_topic
Type: std_msgs/msg/Int32

你可以在主機端使用：

bash
ros2 topic echo /int_topic

來觀察資料。

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🧩 接下來怎麼用這份 app.c？

1. 把上面的內容存進你的 firmware app 目錄，例如：

   bash
   firmware/apps/microros_esp32_extensions/app.c

2. 重新 build：

   bash
   ros2 run micro_ros_setup build_firmware.sh

3. 確保 ESP32 連接 USB，燒錄：

   bash
   export MICROROS_FIRMWARE_SERIAL_DEVICE=/dev/ttyUSB0
   ros2 run micro_ros_setup flash_firmware.sh

4. 啟動 Agent：

   bash
   ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial --dev /dev/ttyUSB0

5. 查看 ROS 2 topic：

   bash
   ros2 topic list
   ros2 topic echo /int_topic

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如果你希望加上 subscriber、parameter 或 IMU / UART 傳感器整合，我可以幫你擴展這個 template。是否需要我也加上一個 subscriber 範例？