nrf52833-pac库：Nordic nRF52833芯片的Rust嵌入式开发指南

概述

nrf52833-pac是一个Rust库，为Nordic nRF52833蓝牙SoC芯片提供了外设访问控制(PAC)和硬件抽象层(HAL)实现。这个库是使用svd2rust工具从芯片的SVD(系统视图描述)文件自动生成的，提供了对芯片所有外设寄存器的安全访问接口。

主要特性

• 类型安全的寄存器访问
• 自动生成的外设模块结构
• 符合Rust所有权模型的硬件访问控制
• 支持中断处理
• 提供硬件抽象层实现

使用方法

添加依赖

首先在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
nrf52833-pac = "0.10.0"
cortex-m = "0.7.6"
cortex-m-rt = "0.7.3"

基本外设访问示例

use cortex_m_rt::entry;
use nrf52833_pac as pac;

#[entry]
fn main() -> ! {
    // 获取外设访问实例
    let peripherals = pac::Peripherals::take().unwrap();
    
    // 访问GPIO外设
    let p0 = &peripherals.P0;
    
    // 配置P0.03引脚为输出
    p0.pin_cnf[3].write(|w| w.dir().output());
    
    // 设置P0.03引脚高电平
    p0.out.write(|w| w.pin3().high());
    
    // 访问UARTE0外设
    let uarte0 = &peripherals.UARTE0;
    
    // 配置UART波特率
    uarte0.baudrate.write(|w| w.baudrate().baud115200());
    
    loop {}
}

中断处理示例

use cortex_m_rt::entry;
use nrf52833_pac::{interrupt, Peripherals};

#[entry]
fn main() -> ! {
    let peripherals = Peripherals::take().unwrap();
    
    // 配置GPIO中断
    let gpio = &peripherals.P0;
    gpio.pin_cnf[0].write(|w| w.input().connect().sense().high());
    
    // 启用GPIOTE中断
    peripherals.GPIOTE.intenset.write(|w| w.in0().set());
    
    // 启用全局中断
    unsafe { cortex_m::peripheral::NVIC::unmask(nrf52833_pac::Interrupt::GPIOTE); }
    
    loop {}
}

#[interrupt]
fn GPIOTE() {
    // 处理GPIO中断
    let peripherals = unsafe { Peripherals::steal() };
    peripherals.GPIOTE.events_in[0].write(|w| w.events_in().clear());
    
    // 执行中断处理逻辑
}

硬件抽象层(HAL)使用示例

use nrf52833_pac as pac;
use nrf52833_hal::{
    gpio::Level,
    prelude::*,
    timer::Timer,
};

#[entry]
fn main() -> ! {
    let peripherals = pac::Peripherals::take().unwrap();
    
    // 使用HAL初始化GPIO
    let p0 = nrf52833_hal::gpio::p0::Parts::new(peripherals.P0);
    let mut led = p0.p0_13.into_push_pull_output(Level::Low);
    
    // 使用HAL初始化定时器
    let mut timer = Timer::new(peripherals.TIMER0);
    
    loop {
        led.set_high().unwrap();
        timer.delay_ms(500u32);
        led.set_low().unwrap();
        timer.delay_ms(500u32);
    }
}

完整示例代码

下面是一个结合GPIO、定时器和中断处理的完整示例：

#![no_std]
#![no_main]

use cortex_m_rt::entry;
use panic_halt as _;
use nrf52833_pac::{self as pac, interrupt};
use nrf52833_hal::{
    gpio::Level,
    timer::Timer,
    prelude::*,
};

#[entry]
fn main() -> ! {
    // 获取外设实例
    let peripherals = pac::Peripherals::take().unwrap();
    
    // 初始化GPIO
    let p0 = nrf52833_hal::gpio::p0::Parts::new(peripherals.P0);
    let mut led1 = p0.p0_13.into_push_pull_output(Level::Low); // LED1
    let mut led2 = p0.p0_14.into_push_pull_output(Level::Low); // LED2
    let button = p0.p0_11.into_pullup_input(); // 按钮
    
    // 配置按钮中断
    button.port().pin_cnf[11].write(|w| 
        w.sense().high()
         .input().connect()
         .drive().s0s1()
    );
    
    // 启用GPIOTE中断
    peripherals.GPIOTE.intenset.write(|w| w.in0().set());
    
    // 初始化定时器0
    let mut timer = Timer::new(peripherals.TIMER0);
    
    // 启用全局中断
    unsafe {
        cortex_m::peripheral::NVIC::unmask(pac::Interrupt::GPIOTE);
    }
    
    // 主循环
    loop {
        // LED1闪烁
        led1.set_high().unwrap();
        timer.delay_ms(500u32);
        led1.set_low().unwrap();
        timer.delay_ms(500u32);
    }
}

// GPIOTE中断处理
#[interrupt]
fn GPIOTE() {
    // 获取外设实例
    let peripherals = unsafe { pac::Peripherals::steal() };
    
    // 清除中断事件
    peripherals.GPIOTE.events_in[0].write(|w| w.events_in().clear());
    
    // 获取GPIO端口
    let p0 = unsafe { &(*pac::P0::ptr()) };
    
    // 切换LED2状态
    if p0.out.read().pin14().is_high() {
        p0.out.write(|w| w.pin14().low());
    } else {
        p0.out.write(|w| w.pin14().high());
    }
}

外设模块

nrf52833-pac提供了对nRF52833所有外设的访问，包括：

• GPIO (P0, P1)
• UARTE (UARTE0, UARTE1)
• SPIM/SPIS (SPIM0-3, SPIS0-3)
• TWIM/TWIS (I2C接口)
• PWM (PWM0-3)
• ADC
• TIMER (TIMER0-4)
• RTC (RTC0, RTC1)
• 蓝牙低功耗(BLE)外设
• 等等

最佳实践

1. 安全访问：始终使用write()和modify()方法来访问寄存器，而不是直接写入
2. 中断处理：在中断处理程序中避免长时间操作
3. 电源管理：合理配置低功耗模式以节省能源
4. 错误处理：对外设操作进行适当的错误检查