Rust硬件仿真库autd3-firmware-emulator的使用指南

概述

autd3-firmware-emulator是一个用于AUTD3固件高效模拟与测试的Rust库。它允许开发者在没有实际硬件的情况下，对AUTD3设备的行为进行仿真和测试，显著提高了开发效率。

主要特性

• 完全模拟AUTD3硬件行为
• 支持多种仿真模式
• 提供详细的调试信息
• 与真实硬件API兼容

安装方法

在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
autd3-firmware-emulator = "0.1"

基本使用方法

1. 创建仿真器实例

use autd3_firmware_emulator::Emulator;

fn main() {
    // 创建一个新的仿真器实例
    let emulator = Emulator::new();
    
    // 配置仿真参数
    let emulator = emulator
        .with_sample_rate(40000)  // 设置采样率
        .with_debug(true);       // 启用调试模式
}

2. 模拟设备通信

use autd3_firmware_emulator::{Emulator, Command};

let mut emulator = Emulator::new();

// 发送命令到仿真设备
emulator.send(Command::Modulation(0, vec![0x12, 0x34]));

// 从设备接收响应
if let Some(response) = emulator.receive() {
    println!("收到响应: {:?}", response);
}

3. 高级仿真场景

use autd3_firmware_emulator::{Emulator, Scenario};

let scenario = Scenario::builder()
    .add_step(100, Command::Silent(true))  // 100ms后发送静音命令
    .add_step(500, Command::Modulation(0, vec![0x56, 0x78])) // 500ms后发送调制数据
    .build();

let mut emulator = Emulator::new()
    .with_scenario(scenario);

// 运行仿真
emulator.run();

调试与日志

use autd3_firmware_emulator::Emulator;
use std::fs::File;

let emulator = Emulator::new()
    .with_debug(true)
    .with_logger(Box::new(File::create("emulator.log").unwrap()));

性能优化技巧

1. 对于大规模测试，可以禁用调试输出提高性能：

   let emulator = Emulator::new().with_debug(false);
   

2. 使用预先生成的测试场景而不是实时生成命令

3. 批量处理命令而不是单个发送

示例：完整测试流程

use autd3_firmware_emulator::{Emulator, Command, Scenario};

fn main() {
    // 创建测试场景
    let scenario = Scenario::builder()
        .add_step(0, Command::Initialize)
        .add_step(100, Command::Modulation(0, vec![0x11, 0x22, 0x33]))
        .add_step(200, Command::Silent(true))
        .build();

    // 创建并配置仿真器
    let mut emulator = Emulator::new()
        .with_scenario(scenario)
        .with_debug(true);

    // 运行仿真
    emulator.run();

    // 验证结果
    let stats = emulator.statistics();
    println!("测试统计: {:?}", stats);
    
    assert!(stats.commands_processed() == 3);
    assert!(stats.errors() == 0);
}

完整示例demo

下面是一个更完整的示例，展示了如何使用autd3-firmware-emulator进行复杂的仿真测试：

use autd3_firmware_emulator::{Emulator, Command, Scenario};
use std::time::Duration;
use std::thread;

fn main() {
    // 创建复杂测试场景
    let scenario = Scenario::builder()
        // 初始化设备
        .add_step(0, Command::Initialize)
        // 50ms后设置调制参数
        .add_step(50, Command::Modulation(0, vec![0xAA, 0xBB, 0xCC]))
        // 150ms后启用静音模式
        .add_step(150, Command::Silent(true))
        // 250ms后禁用静音模式
        .add_step(250, Command::Silent(false))
        // 350ms后更新调制参数
        .add_step(350, Command::Modulation(0, vec![0xDD, 0xEE, 0xFF]))
        .build();

    // 创建并配置仿真器
    let mut emulator = Emulator::new()
        .with_sample_rate(48000)  // 设置更高的采样率
        .with_scenario(scenario)
        .with_debug(true)        // 启用调试输出
        .with_time_scale(1.0);   // 设置时间缩放因子

    // 启动仿真线程
    let handle = thread::spawn(move || {
        println!("仿真线程启动...");
        emulator.run();
        println!("仿真线程完成");
    });

    // 模拟主线程其他工作
    for i in 0..5 {
        thread::sleep(Duration::from_millis(100));
        println!("主线程工作: {}", i);
    }

    // 等待仿真完成
    handle.join().unwrap();

    // 获取仿真统计信息
    let stats = emulator.statistics();
    println!("最终统计:");
    println!("处理的命令数: {}", stats.commands_processed());
    println!("错误数: {}", stats.errors());
    println!("执行时间: {:?}", stats.execution_time());
    println!("峰值内存: {} KB", stats.peak_memory_kb());

    // 验证结果
    assert!(stats.commands_processed() == 5);
    assert!(stats.errors() == 0);
    assert!(stats.peak_memory_kb() < 1024); // 内存使用应小于1MB
}

注意事项

1. 仿真器不能完全替代真实硬件测试，最终应在真实设备上验证
2. 复杂场景可能需要调整仿真参数以获得准确结果
3. 定期检查库的更新以获取新功能和改进

通过使用autd3-firmware-emulator，开发者可以显著提高AUTD3固件的开发效率，减少对物理硬件的依赖，并实现更全面的测试覆盖。