Rust语言也能用于嵌入式开发

strongerHuang 2023-10-11 08:20

关注+星标公众,不错过精彩内容
作者 | Papalymo

Rust语言算是21世纪应用广泛的编程语言。Rust被人广泛承认的一点,就是因为它能运行在多样的目标上,从桌面和服务器设备,到资源有限的嵌入式设备。

Rust 是什么

Rust 是一门赋予每个人构建可靠且高效软件能力的语言。
  • 高性能:速度惊人且内存利用率极高
  • 可靠性:在编译期就能消除各种内存错误
  • 生产力:出色的文档,友好的编译器和清晰的错误提示信息

为什么要用 Rust 进行嵌入式开发

Rust 的设计理念:既要安全,也要高性能。Rust 的设计理念完全是嵌入式开发所需要的。
嵌入式软件在运行过程中出现问题,大部分是由于内存引起的。Rust 语言可以说是一门面向编译器的语言。在编译期间,就能够确保你安全地使用内存。
目前,嵌入式的主流开发语言还是 C 语言,不能上来就把底层的逻辑用 Rust 重新实现一遍。但是可以在 C 代码中嵌入 Rust 语言。

C 调用 Rust

在 C 代码中调用 Rust 代码,需要我们将 Rust 源代码打包为静态库文件。在 C 代码编译时,链接进去。

创建 lib 库

1、在 Clion 中使用 cargo init --lib rust_to_c 建立 lib 库。添加以下代码到 lib.rs 中,使用 Rust 语言计算两个整数的和:
1#![no_std]
2use core::panic::PanicInfo;
3
4#[no_mangle]
5pub extern "C" fn sum(a: i32, b: i32) -> i32 {
6    a + b
7}
8
9#[panic_handler]
10fn panic(_info:&PanicInfo) -> !{
11    loop{}
12}
在 Cargo.toml 文件中添加以下代码,生成静态库文件:

1[lib]
2name = "sum"
3crate-type = ["staticlib"]
4path = "src/lib.rs"

交叉编译

1、安装 armv7 target:
1rustup target add armv7a-none-eabi
2、生成静态库文件:
1PS C:\Users\LiuKang\Desktop\RUST\rust_to_c> cargo build --target=armv7a-none-eabi --release --verbose
2       Fresh rust_to_c v0.1.0 (C:\Users\LiuKang\Desktop\RUST\rust_to_c)
3    Finished release [optimized] target(s) in 0.01s

生成头文件

1、安装 cbindgen](https://github.com/eqrion/cbindgen)), cbindgen 从 rust 库生成 C/C++ 11 头文件:
1cargo install --force cbindgen
2、在项目文件夹下新建文件 cbindgen.toml 文件:
3、生成头文件:
1cbindgen --config cbindgen.toml --crate rust_to_c --output sum.h

调用 Rust 库文件

1、将生成的sum.h 以及 sum.a 文件放入 rt-thread\bsp\qemu-vexpress-a9\applications 目录下
2、修改 SConscript 文件,添加静态库:
1from building import *
2
3cwd     = GetCurrentDir()
4src     = Glob('*.c') + Glob('*.cpp')
5CPPPATH = [cwd]
6
7LIBS = ["libsum.a"]
8LIBPATH = [GetCurrentDir()]
9
10group = DefineGroup('Applications', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH, LIBS = LIBS, LIBPATH = LIBPATH)
11
12Return('
group')
3、在 main 函数中调用 sum 函数, 并获取返回值
1#include 
2#include 
3#include 
4#include 
5#include "sum.h"
6
7int main(void)
8
{
9    int32_t tmp;
10
11    tmp = sum(12);
12    printf("call rust sum(1, 2) = %d\n", tmp);
13
14    return 0;
15}
4、在 env 环境下,使用 scons 编译工程:
1   LiuKang@DESKTOP-538H6DE D:\repo\github\rt-thread\bsp\qemu-vexpress-a9
2   $ scons -j6
3   scons: Reading SConscript files ...
4   scons: done reading SConscript files.
5
6   scons: warning: you do not seem to have the pywin32 extensions installed;
7   parallel (-j) builds may not work reliably with open Python files.
8   File "D:\software\env_released_1.2.0\env\tools\Python27\Scripts\scons.py", line 204, in <module>
9   scons: Building targets ...
10   scons: building associated VariantDir targets: build
11   LINK rtthread.elf
12   arm-none-eabi-objcopy -O binary rtthread.elf rtthread.bin
13   arm-none-eabi-size rtthread.elf
14  text    data     bss     dec     hex filename
15628220    2148   86700  717068   af10c rtthread.elf
16   scons: done building targets.
17
18   LiuKang@DESKTOP-538H6DE D:\repo\github\rt-thread\bsp\qemu-vexpress-a9
19   $ qemu.bat
20   WARNING: Image format was not specified for 'sd.bin' and probing guessed raw.
21Automatically detecting the format is dangerous for raw images, write operations on block 0 will be restricted.
22Specify the 'raw' format explicitly to remove the restrictions.
23
24\ | /
25   - RT -     Thread Operating System
26/ | \     4.0.4 build Jul 28 2021
272006 - 2021 Copyright by rt-thread team
28   lwIP-2.1.2 initialized!
29   [I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.
30   [I/SDIO] SD card capacity 65536 KB.
31   [I/SDIO] switching card to high speed failed!
32   call rust sum(12) 3
33   msh />

加减乘除

1、在 lib.rs 文件中,使用 rust 语言实现加减乘除运算:
1  #![no_std]
2  use core::panic::PanicInfo;
3
4
5  #[no_mangle]
6  pub extern "C" fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
7      a + b
8  }
9
10  #[no_mangle]
11  pub extern "C" fn subtract(a: i32, b: i32) -> i32 {
12      a - b
13  }
14
15  #[no_mangle]
16  pub extern "C" fn multiply(a: i32, b: i32) -> i32 {
17      a * b
18  }
19
20  #[no_mangle]
21  pub extern "C" fn divide(a: i32, b: i32) -> i32 {
22      a / b
23  }
24
25  #[panic_handler]
26  fn panic(_info:&PanicInfo) -> !{
27      loop{}
28  }
2、生成库文件和头文件并放在 application 目录下
3、使用 scons 编译,链接时报错,在 rust github 仓库的 issues 中找到了 解决办法https://github.com/rust-lang/compiler-builtins/issues/353 :
1   LINK rtthread.elf
2   d:/software/env_released_1.2.0/env/tools/gnu_gcc/arm_gcc/mingw/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/5.4.1/armv7-ar/thumb\libgcc.a(_arm_addsubdf3.o): In function `__aeabi_ul2d':
3   (.text+0x304): multiple definition of `__aeabi_ul2d'
4   applications\libsum.a(compiler_builtins-9b744f6fddf5e719.compiler_builtins.20m0qzjq-cgu.117.rcgu.o):/cargo/registry/src/github.com-1ecc6299db9ec823/compiler_builtins-0.1.35/src/float/conv.rs:143: first defined here
5   collect2.exe: error: ld returned 1 exit status
6   scons: *** [rtthread.elf] Error 1
7   scons: building terminated because of errors.
4、修改 rtconfig.py 文件, 添加链接参数 --allow-multiple-definition
1    DEVICE = ' -march=armv7-a -marm -msoft-float'
2    CFLAGS = DEVICE + ' -Wall'
3    AFLAGS = ' -c' + DEVICE + ' -x assembler-with-cpp -D__ASSEMBLY__ -I.'
4    LINK_SCRIPT = 'link.lds'
5    LFLAGS = DEVICE + ' -nostartfiles -Wl,--gc-sections,-Map=rtthread.map,-cref,-u,system_vectors,--allow-multiple-definition'+\
6                      ' -T %s' % LINK_SCRIPT
7
8    CPATH = ''
9    LPATH = '
'
5、编译并运行 qemu:
1   LiuKang@DESKTOP-538H6DE D:\repo\github\rt-thread\bsp\qemu-vexpress-a9
2   $ scons -j6
3   scons: Reading SConscript files ...
4   scons: done reading SConscript files.
5
6   scons: warning: you do not seem to have the pywin32 extensions installed;
7   parallel (-j) builds may not work reliably with open Python files.
8   File "D:\software\env_released_1.2.0\env\tools\Python27\Scripts\scons.py", line 204, in <module>
9   scons: Building targets ...
10   scons: building associated VariantDir targets: build
11   LINK rtthread.elf
12   arm-none-eabi-objcopy -O binary rtthread.elf rtthread.bin
13   arm-none-eabi-size rtthread.elf
14  text    data     bss     dec     hex filename
15628756    2148   86700  717604   af324 rtthread.elf
16   scons: done building targets.
17
18   LiuKang@DESKTOP-538H6DE D:\repo\github\rt-thread\bsp\qemu-vexpress-a9
19   $ qemu.bat
20   WARNING: Image format was not specified for 'sd.bin' and probing guessed raw.
21    Automatically detecting the format is dangerous for raw images, write operations on block 0 will be restricted.
22    Specify the 'raw' format explicitly to remove the restrictions.
23
24\ | /
25   - RT -     Thread Operating System
26/ | \     4.0.4 build Jul 28 2021
272006 - 2021 Copyright by rt-thread team
28   lwIP-2.1.2 initialized!
29   [I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.
30   [I/SDIO] SD card capacity 65536 KB.
31   [I/SDIO] switching card to high speed failed!
32   call rust sum(12) 3
33   call rust subtract(21) 1
34   call rust multiply(22) 4
35   call rust divide(42) 2
Rust 调用 C
可以 在 C 代码中调用 Rust,那么在 Rust 中也可以调用 C 代码。我们在 Rust 代码中调用 rt_kprintf 函数:

修改 lib.rs 文件

1    // 导入的 rt-thread 函数列表
2    extern "C" {
3        pub fn rt_kprintf(format: *const u8, ...);
4    }
5
6    #[no_mangle]
7    pub extern "C" fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
8        unsafe {
9            rt_kprintf(b"this is from rust\n\0" as *const u8);
10        }
11        a + b
12    }

生成库文件

1    cargo build --target=armv7a-none-eabi --release --verbose
2       Compiling rust_to_c v0.1.0 (C:\Users\LiuKang\Desktop\RUST\rust_to_c)
3         Running `rustc --crate-name sum --edition=2018 src/lib.rs --error-format=json --json=diagnostic-rendered-ansi --crate-type staticlib --emit=dep-info,link -C opt-level=3 -C embed-bitcode=no -C metadata=a
4    0723fa112c78339 -C extra-filename=-a0723fa112c78339 --out-dir C:\Users\LiuKang\Desktop\RUST\rust_to_c\target\armv7a-none-eabi\release\deps --target armv7a-none-eabi -L dependency=C:\Users\LiuKang\Desktop\RUS
5    T\rust_to_c\target\armv7a-none-eabi\release\deps -L dependency=C:\Users\LiuKang\Desktop\RUST\rust_to_c\target\release\deps`
6        Finished release [optimized] target(s) in 0.11s

运行

复制 rust 生成的库文件到 application 目录下。
1    LiuKang@DESKTOP-538H6DE D:\repo\github\rt-thread\bsp\qemu-vexpress-a9                                                       
2    $ scons -j6                                                                                                             
3    scons: Reading SConscript files ...                                                                                  
4    scons: done reading SConscript files.                                                                                                     
5    scons: warning: you do not seem to have the pywin32 extensions installed;                                                   
6            parallel (-j) builds may not work reliably with open Python files.                                                  
7    File "D:\software\env_released_1.2.0\env\tools\Python27\Scripts\scons.py", line 204, in <module>                            
8    scons: Building targets ...                                                                                                 
9    scons: building associated VariantDir targets: build                                                                        
10    LINK rtthread.elf                                                                                                           
11    arm-none-eabi-objcopy -O binary rtthread.elf rtthread.bin                                                                   
12    arm-none-eabi-size rtthread.elf                                                                                             
13       text    data     bss     dec     hex filename                                                                            
14     628812    2148   90796  721756   b035c rtthread.elf                                                                        
15    scons: done building targets.                                                                                               
16
17    LiuKang@DESKTOP-538H6DE D:\repo\github\rt-thread\bsp\qemu-vexpress-a9                                                       
18    $ qemu.bat                                                                                                                  
19    WARNING: Image format was not specified for 'sd.bin' and probing guessed raw.                                               
20             Automatically detecting the format is dangerous for raw images, write operations on block 0 will be restricted.    
21             Specify the 'raw' format explicitly to remove the restrictions.                                                    
22
23     \ | /                                                                                                                      
24    - RT -     Thread Operating System                                                                                          
25     / | \     4.0.4 build Jul 28 2021                                                                                          
26     2006 - 2021 Copyright by rt-thread team                                                                                    
27    lwIP-2.1.2 initialized!                                                                                                     
28    [I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.                                                                    
29    [I/SDIO] SD card capacity 65536 KB.                                                                                         
30    [I/SDIO] switching card to high speed failed!                                                                               
31    this is from rust                                                                                                           
32    call rust sum(12) 
3                                                                                           
33    call rust subtract(21) 1                                                                                                
34    call rust multiply(22) 4                                                                                                
35    call rust divide(42) 2                                                                                     
36    msh />                                                                                                                      
来源:
https://club.rt-thread.org/ask/article/2944.html
声明:本文素材来源网络,版权归原作者所有。如涉及作品版权问题,请与我联系删除。
------------ END ------------


●专栏《嵌入式工具
●专栏《嵌入式开发》
●专栏《Keil教程》
●嵌入式专栏精选教程

关注公众号回复“加群”按规则加入技术交流群,回复“1024”查看更多内容。




点击“阅读原文”查看更多分享。

strongerHuang 作者黄工,高级嵌入式软件工程师,分享嵌入式软硬件、物联网、单片机、开发工具、电子等内容。
评论
  • 新年伊始,又到了对去年做总结,对今年做展望的时刻 不知道你在2024年初立的Flag都实现了吗? 2025年对自己又有什么新的期待呢? 2024年注定是不平凡的一年, 一年里我测评了50余块开发板, 写出了很多科普文章, 从一个小小的工作室成长为科工公司。 展望2025年, 中国香河英茂科工, 会继续深耕于,具身机器人、飞行器、物联网等方面的研发, 我觉得,要向未来学习未来, 未来是什么? 是掌握在孩子们生活中的发现,和精历, 把最好的技术带给孩子,
    丙丁先生 2025-01-11 11:35 457浏览
  • ARMv8-A是ARM公司为满足新需求而重新设计的一个架构,是近20年来ARM架构变动最大的一次。以下是对ARMv8-A的详细介绍: 1. 背景介绍    ARM公司最初并未涉足PC市场,其产品主要针对功耗敏感的移动设备。     随着技术的发展和市场需求的变化,ARM开始扩展到企业设备、服务器等领域,这要求其架构能够支持更大的内存和更复杂的计算任务。 2. 架构特点    ARMv8-A引入了Execution State(执行状
    丙丁先生 2025-01-12 10:30 465浏览
  • 食物浪费已成为全球亟待解决的严峻挑战,并对环境和经济造成了重大影响。最新统计数据显示,全球高达三分之一的粮食在生产过程中损失或被无谓浪费,这不仅导致了资源消耗,还加剧了温室气体排放,并带来了巨大经济损失。全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗(SIX:AMS)近日宣布,艾迈斯欧司朗基于AS7341多光谱传感器开发的创新应用来解决食物浪费这一全球性难题。其多光谱传感解决方案为农业与食品行业带来深远变革,该技术通过精确判定最佳收获时机,提升质量控制水平,并在整个供应链中有效减少浪费。 在2024
    艾迈斯欧司朗 2025-01-14 18:45 57浏览
  • 随着通信技术的迅速发展,现代通信设备需要更高效、可靠且紧凑的解决方案来应对日益复杂的系统。中国自主研发和制造的国产接口芯片,正逐渐成为通信设备(从5G基站到工业通信模块)中的重要基石。这些芯片凭借卓越性能、成本效益及灵活性,满足了现代通信基础设施的多样化需求。 1. 接口芯片在通信设备中的关键作用接口芯片作为数据交互的桥梁,是通信设备中不可或缺的核心组件。它们在设备内的各种子系统之间实现无缝数据传输,支持高速数据交换、协议转换和信号调节等功能。无论是5G基站中的数据处理,还是物联网网关
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:20 444浏览
  •   在信号处理过程中,由于信号的时域截断会导致频谱扩展泄露现象。那么导致频谱泄露发生的根本原因是什么?又该采取什么样的改善方法。本文以ADC性能指标的测试场景为例,探讨了对ADC的输出结果进行非周期截断所带来的影响及问题总结。 两个点   为了更好的分析或处理信号,实际应用时需要从频域而非时域的角度观察原信号。但物理意义上只能直接获取信号的时域信息,为了得到信号的频域信息需要利用傅里叶变换这个工具计算出原信号的频谱函数。但对于计算机来说实现这种计算需要面对两个问题: 1.
    TIAN301 2025-01-14 14:15 107浏览
  • 流量传感器是实现对燃气、废气、生活用水、污水、冷却液、石油等各种流体流量精准计量的关键手段。但随着工业自动化、数字化、智能化与低碳化进程的不断加速,采用传统机械式检测方式的流量传感器已不能满足当代流体计量行业对于测量精度、测量范围、使用寿命与维护成本等方面的精细需求。流量传感器的应用场景(部分)超声波流量传感器,是一种利用超声波技术测量流体流量的新型传感器,其主要通过发射超声波信号并接收反射回来的信号,根据超声波在流体中传播的时间、幅度或相位变化等参数,间接计算流体的流量,具有非侵入式测量、高精
    华普微HOPERF 2025-01-13 14:18 477浏览
  • 数字隔离芯片是现代电气工程师在进行电路设计时所必须考虑的一种电子元件,主要用于保护低压控制电路中敏感电子设备的稳定运行与操作人员的人身安全。其不仅能隔离两个或多个高低压回路之间的电气联系,还能防止漏电流、共模噪声与浪涌等干扰信号的传播,有效增强电路间信号传输的抗干扰能力,同时提升电子系统的电磁兼容性与通信稳定性。容耦隔离芯片的典型应用原理图值得一提的是,在电子电路中引入隔离措施会带来传输延迟、功耗增加、成本增加与尺寸增加等问题,而数字隔离芯片的目标就是尽可能消除这些不利影响,同时满足安全法规的要
    华普微HOPERF 2025-01-15 09:48 70浏览
  • PNT、GNSS、GPS均是卫星定位和导航相关领域中的常见缩写词,他们经常会被用到,且在很多情况下会被等同使用或替换使用。我们会把定位导航功能测试叫做PNT性能测试,也会叫做GNSS性能测试。我们会把定位导航终端叫做GNSS模块,也会叫做GPS模块。但是实际上他们之间是有一些重要的区别。伴随着技术发展与越发深入,我们有必要对这三个词汇做以清晰的区分。一、什么是GPS?GPS是Global Positioning System(全球定位系统)的缩写,它是美国建立的全球卫星定位导航系统,是GNSS概
    德思特测试测量 2025-01-13 15:42 487浏览
  • 随着全球向绿色能源转型的加速,对高效、可靠和环保元件的需求从未如此强烈。在这种背景下,国产固态继电器(SSR)在实现太阳能逆变器、风力涡轮机和储能系统等关键技术方面发挥着关键作用。本文探讨了绿色能源系统背景下中国固态继电器行业的前景,并强调了2025年的前景。 1.对绿色能源解决方案日益增长的需求绿色能源系统依靠先进的电源管理技术来最大限度地提高效率并最大限度地减少损失。固态继电器以其耐用性、快速开关速度和抗机械磨损而闻名,正日益成为传统机电继电器的首选。可再生能源(尤其是太阳能和风能
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:18 325浏览
  • 01. 什么是过程能力分析?过程能力研究利用生产过程中初始一批产品的数据,预测制造过程是否能够稳定地生产符合规格的产品。可以把它想象成一种预测。通过历史数据的分析,推断未来是否可以依赖该工艺持续生产高质量产品。客户可能会要求将过程能力研究作为生产件批准程序 (PPAP) 的一部分。这是为了确保制造过程能够持续稳定地生产合格的产品。02. 基本概念在定义制造过程时,目标是确保生产的零件符合上下规格限 (USL 和 LSL)。过程能力衡量制造过程能多大程度上稳定地生产符合规格的产品。核心概念很简单:
    优思学院 2025-01-12 15:43 519浏览
  • 根据Global Info Research(环洋市场咨询)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机电池和电源产值达到2834百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为10.1%。 无人机电池是为无人机提供动力并使其飞行的关键。无人机使用的电池类型因无人机的大小和型号而异。一些常见的无人机电池类型包括锂聚合物(LiPo)电池、锂离子电池和镍氢(NiMH)电池。锂聚合物电池是最常用的无人机电池类型,因为其能量密度高、设计轻巧。这些电池以输出功率大、飞行时间长而著称。不过,它们需要
    GIRtina 2025-01-13 10:49 180浏览
  • 随着数字化的不断推进,LED显示屏行业对4K、8K等超高清画质的需求日益提升。与此同时,Mini及Micro LED技术的日益成熟,推动了间距小于1.2 Pitch的Mini、Micro LED显示屏的快速发展。这类显示屏不仅画质卓越,而且尺寸适中,通常在110至1000英寸之间,非常适合应用于电影院、监控中心、大型会议、以及电影拍摄等多种室内场景。鉴于室内LED显示屏与用户距离较近,因此对于噪音控制、体积小型化、冗余备份能力及电气安全性的要求尤为严格。为满足这一市场需求,开关电源技术推出了专为
    晶台光耦 2025-01-13 10:42 495浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦