Rust插件库rp-pac的使用：高性能Rust扩展功能包rp-pac详解与应用

rp-pac简介

rp-pac是一个用于Raspberry Pi Silicon微控制器的外设访问库(Peripheral Access Crate)。这个库是从pico-sdk中的SVD文件自动生成的，使用了chiptool工具。对SVD文件进行了修复以使该库更适合编写硬件抽象层(HAL)，例如将相同的寄存器/字段转换为数组，合并相同的寄存器和枚举等。

支持的芯片

• RP2040
• RP2350A, RP2350B, RP2354A, RP2354B

许可证

该库的内容是自动生成的，其许可证与底层SVD文件相同，由Raspberry Pi Trading Ltd在BSD-3-Clause许可证下授权。

安装

在项目目录中运行以下Cargo命令：

cargo add rp-pac

或者在Cargo.toml中添加以下行：

rp-pac = "7.0.0"

示例代码

以下是使用rp-pac库的基本示例：

// 引入rp-pac库
use rp_pac as pac;

fn main() {
    // 获取外围设备访问权限
    let peripherals = pac::Peripherals::take().unwrap();
    
    // 访问SIO模块
    let sio = peripherals.SIO;
    
    // 配置GPIO引脚
    let gpio = peripherals.IO_BANK0;
    
    // 设置GPIO25为输出
    gpio.gpio[25].gpio_ctrl.modify(|_, w| w.funcsel().sio());
    sio.gpio_oe_set.write(|w| w.bits(1 << 25));
    
    // 切换GPIO25状态
    loop {
        sio.gpio_out_set.write(|w| w.bits(1 << 25));  // 设置高电平
        cortex_m::asm::delay(1_000_000);              // 延迟
        sio.gpio_out_clr.write(|w| w.bits(1 << 25));  // 设置低电平
        cortex_m::asm::delay(1_000_000);              // 延迟
    }
}

更完整的示例

以下是一个更完整的示例，展示了如何使用rp-pac来控制RP2040的GPIO和PWM：

use rp_pac as pac;
use embedded_hal::digital::v2::OutputPin;
use cortex_m::delay::Delay;
use cortex_m::peripheral::syst::SystClkSource;
use cortex_m::peripheral::SYST;

fn main() {
    // 获取外围设备
    let mut pac = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let core = pac::CorePeripherals::take().unwrap();
    
    // 初始化系统定时器
    let mut syst = core.SYST;
    syst.set_clock_source(SystClkSource::Core);
    syst.set_reload(0xFFFFFF);
    syst.clear_current();
    syst.enable_counter();
    let mut delay = Delay::new(syst, 125_000_000);
    
    // 配置GPIO25为PWM输出
    let io = pac.IO_BANK0;
    let pwm = pac.PWM;
    
    // 设置GPIO25功能为PWM
    io.gpio[25].gpio_ctrl.modify(|_, w| w.funcsel().pwm_4_b());
    
    // 配置PWM
    pwm.ch[4].cs.modify(|_, w| w.divmode().div().ph_correct().clear_bit());
    pwm.ch[4].div.write(|w| w.bits(1 << 4)); // 设置分频
    pwm.ch[4].top.write(|w| w.bits(1000));   // 设置周期
    pwm.ch[4].cc.write(|w| w.bits(500));     // 设置占空比50%
    pwm.ch[4].cs.modify(|_, w| w.en().set_bit());
    
    // 主循环
    loop {
        // 逐渐改变PWM占空比
        for duty in 0..=1000 {
            pwm.ch[4].cc.write(|w| w.bits(duty));
            delay.delay_ms(1);
        }
        for duty in (0..=1000).rev() {
            pwm.ch[4].cc.write(|w| w.bits(duty));
            delay.delay_ms(1);
        }
    }
}

这个示例展示了如何使用rp-pac来控制RP2040的PWM输出，实现LED的呼吸灯效果。通过修改PWM的占空比寄存器，我们可以平滑地改变LED的亮度。

完整示例代码

以下是一个使用rp-pac控制RP2040多个外设的完整示例，包含GPIO、UART和定时器功能：

use rp_pac as pac;
use cortex_m::asm;
use cortex_m::peripheral::syst::SystClkSource;
use cortex_m::peripheral::SYST;

fn main() {
    // 获取外围设备
    let mut dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let cp = pac::CorePeripherals::take().unwrap();

    // 配置系统时钟
    let mut syst = cp.SYST;
    syst.set_clock_source(SystClkSource::Core);
    syst.set_reload(16_000_000 - 1);
    syst.enable_counter();

    // 配置GPIO
    let io = dp.IO_BANK0;
    let sio = dp.SIO;

    // 设置GPIO25为输出
    io.gpio[25].gpio_ctrl.modify(|_, w| w.funcsel().sio());
    sio.gpio_oe_set.write(|w| w.bits(1 << 25));

    // 配置UART0
    let uart = dp.UART0;
    uart.ibrd.write(|w| w.baud_divint().variant(8));
    uart.fbrd.write(|w| w.baud_divfrac().variant(44));
    uart.lcrh.write(|w| w.fen().set_bit().wlsen().set_bit());
    uart.ctrl.write(|w| w.uarten().set_bit());

    // 主循环
    loop {
        // 切换GPIO25状态
        sio.gpio_out_toggle.write(|w| w.bits(1 << 25));
        
        // 通过UART发送消息
        uart.dr.write(|w| w.data().variant(b'H'));
        uart.dr.write(|w| w.data().variant(b'i'));
        uart.dr.write(|w| w.data().variant(b'\r'));
        uart.dr.write(|w| w.data().variant(b'\n'));

        // 延迟
        asm::delay(16_000_000);
    }
}

这个完整示例展示了如何同时使用rp-pac控制RP2040的GPIO、UART和系统定时器，实现LED闪烁的同时通过串口发送数据。