完整的 microcontroller (Pico / STM32) ↔ ROS 2 Humble on RPi4 (或 Docker) 測試流程

 以下是完整的 microcontroller (Pico / STM32) ↔ ROS 2 Humble on RPi4 (或 Docker) 測試流程，涵蓋從 firmware 燒錄、Agent 通訊、到 ROS 2 topic 測試的全環節。

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✅ 系統結構圖

css
[Pico / STM32]──UART/USB──►[micro-ROS Agent on RPi4 or Docker]──DDS──►[ROS 2 Nodes]
         ▲                                  │
         └──────Subscriber / Publisher◄────┘

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🔧 Part 1：建置 micro-ROS firmware（以 Raspberry Pi Pico 為例）

🛠️ 建立 firmware 開發環境（x86 或 Pi4）

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

⚙️ 創建並編譯 Pico 專案

bash
# 建立 firmware project
ros2 run micro_ros_setup create_firmware_ws.sh freertos olimex-stm32-e407
# 編譯 firmware
ros2 run micro_ros_setup build_firmware.sh

# 將 firmware 燒錄到 stm32
ros2 run micro_ros_setup flash_firmware.sh

✅ Pico 插上 USB、按住 BOOTSEL → 插入後放開，即可進入燒錄模式

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🧪 Part 2：啟動 micro-ROS Agent（在 RPi4 或 Docker）

✅ Serial 模式（/dev/ttyACM0）

bash
ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial --dev /dev/ttyACM0

你會看到：

arduino
[INFO] [Agent]: Client connected

表示 microcontroller 成功連接並透過 XRCE-DDS 開始溝通。

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📡 Part 3：ROS 2 端與 MCU 溝通測試

🟢 範例：Pico 發布 IMU 狀態 topic /imu

bash
ros2 topic list
ros2 topic echo /imu

若你有在 firmware 端編寫：

c
rcl_publisher_t imu_pub;
std_msgs__msg__Float32 msg;
msg.data = ...;
rcl_publish(&imu_pub, &msg, NULL);

你會在 ROS 端收到資料。

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📤 Part 4：從 ROS2 發送控制訊息給 MCU

🟢 例：從 ROS 2 發布 /led_ctrl 控制 GPIO

ROS 端執行

bash
ros2 topic pub /led_ctrl std_msgs/Bool "data: true"

Pico firmware 內部 subscriber 寫法

c
void led_callback(const void * msgin) {
  const std_msgs__msg__Bool * msg = (const std_msgs__msg__Bool *)msgin;
  gpio_put(LED_PIN, msg->data);  // 控制 LED
}

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🧰 Part 5：Debug 工具

🔍 確認 Agent 正常連線

bash
ros2 topic list
ros2 node list

🔍 查看 Agent 訊息

bash
ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial --dev /dev/ttyACM0 -v6

可列出詳細通訊紀錄、client discovery、topic 訂閱等。

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🧱 STM32 特別補充（若使用 STM32F4）

• 使用 create_firmware_ws.sh freertos olimex-stm32-e407 產生 STM32 firmware。

• 串接 UART 須實作 rmw_microxrcedds_transport.c 對應 STM32 UART HAL。

• 通常將 STM32 連到 /dev/ttyUSBx，再啟動 agent：

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

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✅ 快速檢查清單（Checklist）

步驟	是否完成
MCU firmware 成功 build + 燒錄	✅
micro-ROS Agent 啟動成功	✅
ROS2 topic 可列出 MCU 資料	✅
可由 ROS2 控制 MCU 行為	✅

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如果你想要我幫你生成：

• ✅ Pico / STM32 firmware 範例 code（LED 控制 + Topic 發布）

• ✅ 測試用 ros2 topic pub / ros2 topic echo script

• ✅ 完整 Docker 化微控制連線 demo

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你遇到的錯誤訊息：

bash
Non valid RTOS/Platform: freertos/rpi_pico

表示 micro-ROS 官方的 create_firmware_ws.sh 腳本中，

尚未內建對 freertos/rpi_pico 的支援平台定義，所以目前無法這樣直接使用。

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✅ 原因解析

micro-ROS 的 create_firmware_ws.sh 是依據已支援的「RTOS + 開發板平台組合」產生對應的 firmware scaffold，
你可以用：

bash
ros2 run micro_ros_setup create_firmware_ws.sh freertos olimex-stm32-e407

但不能用：

bash
ros2 run micro_ros_setup create_firmware_ws.sh freertos rpi_pico   ❌（因為不支援）

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✅ 可用的 Raspberry Pi Pico 支援方式

micro-ROS 官方對 Raspberry Pi Pico 的支援目前不是透過 freertos/rpi_pico，而是：

✅ 使用 Pico SDK 模式（非 freertos）

參考倉庫： 🔗 micro_ros_raspberrypi_pico_sdk

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✅ 正確流程（針對 Pico 開發）

你可以改用這種方式開發 Raspberry Pi Pico 的 micro-ROS：

1️⃣ 下載 Pico SDK 專案模版

bash
git clone https://github.com/micro-ROS/micro_ros_raspberrypi_pico_sdk.git
cd micro_ros_raspberrypi_pico_sdk

2️⃣ 初始化子模組（含 micro-ROS client）

bash
git submodule update --init --recursive

3️⃣ 編譯範例 firmware

bash
mkdir build && cd build
cmake ..
make

4️⃣ 燒錄 .uf2 到 Pico（按 BOOTSEL 插上）

將編譯產出的 .uf2 拖進「RPI-RP2」磁碟即可燒錄。

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✅ 測試方法

然後在 ROS 2 主機端（如 RPi4 + Docker）執行：

bash
ros2 run micro_ros_agent micro_ros_agent serial --dev /dev/ttyACM0

會看到類似：

arduino
[INFO] [agent]: Client connected...

代表 Pico ↔ micro-ROS Agent ↔ ROS 2 連線成功！

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✅ 總結建議

目標板	使用方式
STM32F4 / ESP32	使用 create_firmware_ws.sh（freertos）
Raspberry Pi Pico	使用 micro_ros_raspberrypi_pico_sdk

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是否要我幫你：

• 產出一份 Pico 專用的 micro-ROS build 說明手冊？

• 或產出自動 clone + build 的腳本？