Rust嵌入式开发库mips-mcu使用指南

概述

mips-mcu是一个针对MIPS架构微控制器(MCU)的Rust嵌入式开发库，提供了高效硬件操作抽象和驱动开发支持。该库特别适合需要在MIPS架构嵌入式设备上进行系统级编程的场景。

主要特性

• 提供MIPS MCU寄存器访问抽象
• 支持中断处理和外设驱动开发
• 内存映射I/O操作安全封装
• 时钟和定时器控制接口
• 外设通信协议实现(SPI/I2C/UART等)

使用方法

添加依赖

在Cargo.toml中添加：

[dependencies]
mips-mcu = "0.1"

基本寄存器操作

use mips_mcu::registers;

// 访问32位寄存器
let mut status = registers::Status::read();
status.enable_interrupts();
status.write();

// 访问特定外设寄存器
let uart_ctrl = registers::UartCtrl::at_address(0xBF00_1000);
uart_ctrl.set_baud_rate(115200);

GPIO控制示例

use mips_mcu::gpio;

// 初始化GPIO
let mut led = gpio::Pin::new(5, gpio::Direction::Output);

// 控制LED
led.set_high();
led.set_low();
led.toggle();

中断处理

use mips_mcu::interrupts;

// 定义中断处理函数
#[interrupt]
fn timer_interrupt() {
    // 处理定时器中断
    unsafe { TIMER_COUNT += 1 };
}

fn main() {
    // 初始化中断控制器
    interrupts::init();
    
    // 注册定时器中断处理函数
    interrupts::register(interrupts::Interrupt::Timer, timer_interrupt);
    
    // 启用中断
    interrupts::enable();
}

UART通信示例

use mips_mcu::uart;
use core::fmt::Write;

// 初始化UART
let mut uart = uart::Uart::new(uart::Config {
    baud_rate: 115200,
    data_bits: uart::DataBits::Eight,
    parity: uart::Parity::None,
    stop_bits: uart::StopBits::One,
});

// 发送数据
uart.write_str("Hello MIPS MCU!\r\n").unwrap();

// 接收数据
if let Some(byte) = uart.read_byte() {
    // 处理接收到的字节
}

定时器使用

use mips_mcu::timer;

// 初始化定时器
let mut timer = timer::Timer::new(timer::Config {
    frequency: 1_000, // 1kHz
    mode: timer::Mode::Periodic,
});

// 启动定时器
timer.start();

// 等待定时器中断
while !timer.has_expired() {
    // 执行其他任务
}

// 重置定时器
timer.reset();

开发建议

1. 查阅目标MIPS MCU的数据手册，了解具体寄存器映射
2. 使用cargo build --target=mipsel-unknown-none进行交叉编译
3. 结合cargo-embed或probe-rs进行调试
4. 对于性能关键代码，使用#[inline]和汇编优化

注意事项

• 该库目前处于早期开发阶段，API可能会有变动
• 需要根据具体MCU型号进行适当配置
• 某些功能需要unsafe代码实现底层硬件访问

完整示例演示

下面是一个结合多个功能的完整示例代码，展示如何使用mips-mcu库进行嵌入式开发：

#![no_std]
#![no_main]

use mips_mcu::{gpio, interrupts, registers, timer, uart};
use core::fmt::Write;
use core::panic::PanicInfo;

// 全局变量用于中断计数
static mut INTERRUPT_COUNT: u32 = 0;

// 定义中断处理函数
#[interrupt]
fn timer_isr() {
    unsafe {
        INTERRUPT_COUNT += 1;
        
        // 每10次中断切换LED状态
        if INTERRUPT_COUNT % 10 == 0 {
            led.toggle();
        }
    }
}

// 定义LED引脚
static mut led: gpio::Pin = gpio::Pin::new(5, gpio::Direction::Output);

#[no_mangle]
pub extern "C" fn main() -> ! {
    // 初始化系统时钟
    registers::Clock::init();
    
    // 初始化GPIO
    unsafe {
        led.init();
        led.set_low();
    }
    
    // 初始化UART
    let mut uart = uart::Uart::new(uart::Config {
        baud_rate: 115200,
        data_bits: uart::DataBits::Eight,
        parity: uart::Parity::None,
        stop_bits: uart::StopBits::One,
    });
    
    // 初始化定时器
    let mut timer = timer::Timer::new(timer::Config {
        frequency: 100, // 100Hz
        mode: timer::Mode::Periodic,
    });
    
    // 初始化中断
    interrupts::init();
    interrupts::register(interrupts::Interrupt::Timer, timer_isr);
    
    // 启动定时器
    timer.start();
    interrupts::enable();
    
    // 主循环
    loop {
        // 发送状态信息到UART
        unsafe {
            uart.write_str("Interrupt count: ").unwrap();
            write!(uart, "{}\r\n", INTERRUPT_COUNT).unwrap();
        }
        
        // 简单的延时
        for _ in 0..100_000 {
            core::hint::spin_loop();
        }
    }
}

#[panic_handler]
fn panic(_info: &PanicInfo) -> ! {
    loop {}
}

这个完整示例演示了：

1. GPIO控制LED
2. 定时器中断处理
3. UART通信
4. 寄存器访问
5. 中断控制器配置

要使用此示例，需要确保：

1. 正确配置目标硬件
2. 设置好交叉编译环境
3. 实现适当的链接脚本