近年来机器人行业迅速发展,随着人工智能与物联网行业的兴起,多种多样的机器人产品开始出现在人们的视野当中。但是机器人产品的开发周期较长,与市场对机器人的需求产生了矛盾。机器人操作系统ROS(Robot Operating System)作为一款优秀的机器人消息中间件。使用发布订阅的消息机制实现了机器人各个模块之间的解耦,实现了机器人软件模块的高度复用,在机器人行业逐渐占据重要地位。许多创业公司和科研机构都在ROS上进行开发。随着ROS的适用范围不断扩大,ROS的一些缺点也开始显露出来。比如对运算资源要求高,中心化节点管理方式使系统不稳定,不适合在小型的使用嵌入式微控制器的机器人上使用等。为了弥补ROS的各种不足,ROS官方设计开发了 ROS的改进版本ROS2,并于2017年12月9日发布了 ROS2的第一个正式版本。ROS2依旧保留了优秀的发布订阅通信机制,同时使用DDS(数据分发服务)作为其底层通信机制,从而使ROS2完成了真正的去中心化,使ROS2成为一个分布式的机器人操作系统,同时也提高了通信性能。ROS2发布后受到了广泛的关注,微软还为Visual Studio Code提供了ROS2的扩展支持。但是ROS2目前还不支持在嵌入式微处理器或微控制器上使用,也没有提供对任何嵌入式实时操作系统的支持。所以当前的ROS2依旧无法在小型化的机器人产品中使用。这导致一些公司放弃使用ROS2,限制了ROS2的发展。因此,提供ROS2对小型嵌入式环境的支持能够让ROS2更好的应用于机器人行业之中,对ROS2的应用和机器人行业的发展都拥有极大的积极意义。本文所做主要工作内容是发现了 ROS2对嵌入式微控制器环境支持的不足对ROS2的广泛应用产生了一定的阻碍,并针对ROS2提出了使用代理机制的思路。通过代理机制实现运行在资源有限的微控制器上的ROS2节点能够与PC机上的ROS2节点实现无缝兼容的通信的方法。为了完成ROS2对嵌入式环境的支持,选用当前使用较多且普适性较高的STM32平台作为实验环境。嵌入式实时操作系统选用了对POSIX标准支持非常好的NuttX。通过对NuttX进行一系列配置,将其移植到了 STM32上,并适配了相关硬件驱动。使用专门面向极端资源受限系统的Micro XRCE-DDS作为应用到STM32上的ROS2底层DDS实现。为了实现Micro XRCE-DDS能像ROS2支持的DDS实现一样使用,本文参考ROS2的软件架构编写了对应Micro XRCE-DDS 的 ROS 中间件接口(ROS Middle Ware)和 ROS 客户端库(ROS Client Library)并整理了相应的API接口。经过编写样例和系统测试表明,本文设计并实现了 ROS2对RTOS的支持扩展。实现了运行嵌入式实时操作系统NuttX的STM32微控制器可以通过Micro XRCE-DDS提供的客户端服务器架构与运行在PC机上的ROS2标准节点无缝兼容的通信。稳定性也达到了要求,完成了本文想要达到的目标。