Отображенные в память регистры

Встраиваемые системы могут зайти только так далеко, выполняя обычный код на Rust и перемещая данные в оперативной памяти. Если мы хотим получать информацию в систему или из нее (будь то мигание светодиода, обнаружение нажатия кнопки или взаимодействие с внешним периферийным устройством по какой-либо шине), нам придется погрузиться в мир периферийных устройств и их "отображенных в память регистров".

Вы можете обнаружить, что код, необходимый для доступа к периферийным устройствам вашего микроконтроллера, уже написан на одном из следующих уровней:

• Крейт микроархитектуры — этот тип крейта предоставляет полезные процедуры, общие для ядра процессора, используемого вашим микроконтроллером, а также любые периферийные устройства, общие для всех микроконтроллеров, использующих этот тип ядра процессора. Например, крейт cortex-m предоставляет функции для включения и отключения прерываний, которые одинаковы для всех микроконтроллеров на базе Cortex-M. Он также предоставляет доступ к периферийному устройству 'SysTick', включенному во все микроконтроллеры на базе Cortex-M.
• Крейт доступа к периферийным устройствам (PAC) — этот тип крейта представляет собой тонкую обертку над различными отображенными в память регистрами, определенными для конкретного номера детали вашего микроконтроллера. Например, tm4c123x для серии Texas Instruments Tiva-C TM4C123 или stm32f30x для серии ST-Micro STM32F30x. Здесь вы будете взаимодействовать с регистрами напрямую, следуя инструкциям по эксплуатации каждого периферийного устройства, приведенным в техническом справочном руководстве вашего микроконтроллера.
• Крейт HAL — эти крейты предлагают более удобный API для вашего конкретного процессора, часто реализуя общие трейты, определенные в embedded-hal. Например, этот крейт может предлагать структуру Serial с конструктором, который принимает подходящий набор пинов GPIO и скорость передачи данных, и предоставляет функцию write_byte для отправки данных.

Давайте рассмотрим пример:

#![no_std]
#![no_main]

use panic_halt as _; // Обработчик паники

use cortex_m_rt::entry;
use tm4c123x_hal as hal;
use tm4c123x_hal::prelude::*;
use tm4c123x_hal::serial::{NewlineMode, Serial};
use tm4c123x_hal::sysctl;

#[entry]
fn main() -> ! {
    let p = hal::Peripherals::take().unwrap();
    let cp = hal::CorePeripherals::take().unwrap();

    // Обертывание структуры SYSCTL в объект с API более высокого уровня
    let mut sc = p.SYSCTL.constrain();
    // Выбор настроек осциллятора
    sc.clock_setup.oscillator = sysctl::Oscillator::Main(
        sysctl::CrystalFrequency::_16mhz,
        sysctl::SystemClock::UsePll(sysctl::PllOutputFrequency::_80_00mhz),
    );
    // Настройка PLL с этими параметрами
    let clocks = sc.clock_setup.freeze();

    // Обертывание структуры GPIO_PORTA в объект с API более высокого уровня.
    // Обратите внимание, что требуется заимствование `sc.power_control` для автоматического включения питания периферийного устройства GPIO
    let mut porta = p.GPIO_PORTA.split(&sc.power_control);

    // Активация UART.
    let uart = Serial::uart0(
        p.UART0,
        // Пин передачи
        porta
            .pa1
            .into_af_push_pull::<hal::gpio::AF1>(&mut porta.control),
        // Пин приема
        porta
            .pa0
            .into_af_push_pull::<hal::gpio::AF1>(&mut porta.control),
        // RTS или CTS не требуются
        (),
        (),
        // Скорость передачи данных
        115200_u32.bps(),
        // Обработка вывода
        NewlineMode::SwapLFtoCRLF,
        // Нам нужны частоты часов для расчета делителей скорости передачи
        &clocks,
        // Это необходимо для включения питания периферийного устройства UART
        &sc.power_control,
    );

    loop {
        writeln!(uart, "Hello, World!\r\n").unwrap();
    }
}