Rust嵌入式开发库atsame54_xpro的使用指南

介绍

atsame54_xpro是一个针对Microchip ATSAME54微控制器系列的Rust硬件抽象层(HAL)库，提供了对该系列芯片外围设备的类型安全访问。这个库特别适合使用ATSAME54-XPRO开发板的开发者。

该库基于embedded-hal和atsamd-hal构建，提供了对ATSAME54系列MCU的完整支持，包括GPIO、UART、SPI、I2C、PWM、ADC等常用外设的驱动。

主要特性

• 类型安全的硬件抽象
• 支持ATSAME54系列所有外设
• 基于embedded-hal标准特性
• 时钟配置和电源管理支持
• 中断处理支持
• 丰富的示例代码

使用方法

1. 添加依赖

在Cargo.toml中添加依赖：

[dependencies]
atsame54_xpro = "0.1"
cortex-m = "0.7"
cortex-m-rt = "0.7"

2. 基本设置示例

#![no_std]
#![no_main]

use atsame54_xpro as hal;
use hal::pac;
use hal::clock::GenericClockController;
use hal::delay::Delay;
use hal::prelude::*;
use hal::entry;

#[entry]
fn main() -> ! {
    let mut peripherals = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let mut core = pac::CorePeripherals::take().unwrap();
    
    let mut clocks = GenericClockController::with_internal_32kosc(
        peripherals.GCLK,
        &mut peripherals.MCLK,
        &mut peripherals.OSC32KCTRL,
        &mut peripherals.OSCCTRL,
        &mut peripherals.NVMCTRL,
    );
    
    let mut delay = Delay::new(core.SYST, &mut clocks);
    
    loop {
        delay.delay_ms(1000u16);
        // 你的代码
    }
}

3. GPIO使用示例

use hal::gpio::{self, IntoPushPullOutput};

// 初始化GPIO
let pins = hal::Pins::new(peripherals.PORT);
let mut led = pins.pa15.into_push_pull_output();

// 控制LED
loop {
    led.set_high().unwrap();
    delay.delay_ms(500u16);
    led.set_high().unwrap();
    delay.delay_ms(500u16);
}

4. UART通信示例

use hal::sercom::{uart, Sercom0};
use hal::gpio::v2::{PA08, PA09};

// 配置UART引脚
let tx_pin = pins.pa08;
let rx_pin = pins.pa09;

// 创建UART实例
let uart = uart::Config::new(
    peripherals.SERCOM0,
    (tx极in, rx_pin),
    115200.hz(),
    &mut clocks,
    &mut peripherals.MCLK,
).unwrap();

// 发送数据
uart.write(b"Hello, ATSAME54!\r\n").unwrap();

// 接收数据
let mut buffer = [0u8; 32];
let bytes_read = uart.read(&mut buffer).unwrap();

5. SPI通信示例

use hal::sercom::{spi, Sercom1};
use hal::gpio::v2::{PA16, PA17, PA19};

// 配置SPI引脚
let sck = pins.pa17;
let mosi = pins.pa16;
let miso = pins.pa19;

// 创建SPI实例
let mut spi = spi::Config::new(
    peripherals.SERCOM1,
    (sck, mosi, miso),
    spi::MODE_0,
    1.mhz(),
    &mut clocks,
    &mut peripherals.MCLK,
).unwrap();

// SPI传输
let write = [0x01, 0x02, 0x03];
let mut read = [0u8; 3];
spi.transfer(&mut read, &write).unwrap();

6. I2C通信示例

use hal::sercom::{i2c, Sercom2};
use hal::gpio::v2::{PA12, PA13};

// 配置I2C引脚
let sda = pins.pa12;
let scl = pins.pa13;

// 创建I2C实例
let mut i2c = i2c::Config::new(
    peripherals.SERCOM2,
    (sda, scl),
    100.khz(),
    &mut clocks,
    &mut peripherals.MCLK,
).unwrap();

// I2C读写
let address = 0x42;
let write_data = [0x01, 0x02];
i2c.write(address, &write_data).unwrap();

let mut read极ta = [0u8; 2];
i2c.read(address, &mut read_data).unwrap();

完整示例：LED闪烁与UART通信

#![no_std]
#![no_main]

use atsame54_xpro as hal;
use hal::{
    clock::GenericClockController,
    delay::Delay,
    gpio::{self, IntoPushPullOutput},
    pac,
    prelude::*,
    sercom::{uart, Sercom0},
};
use hal::{entry, gpio::v2::{PA08, PA09}};

#[entry]
fn main() -> ! {
    // 获取外设实例
    let mut peripherals = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let mut core = pac::CorePeripherals::take().unwrap();
    
    // 配置时钟
    let mut clocks = GenericClockController::with_internal_32kosc(
        peripherals.GCLK,
        &mut peripherals.MCLK,
        &mut peripherals.OSC32KCTRL,
        &mut peripherals.OSCCTRL,
        &mut peripherals.NVMCTRL,
    );
    
    // 初始化延时
    let mut delay = Delay::new(core.SYST, &mut clocks);
    
    // 初始化GPIO
    let pins = hal::Pins::new(peripherals.PORT);
    let mut led = pins.pa15.into_push_pull_output();
    
    // 配置UART引脚
    let tx_pin = pins.pa08;
    let rx_pin = pins.pa09;
    
    // 创建UART实例
    let uart = uart::Config::new(
        peripherals.SERCOM0,
        (tx_pin, rx_pin),
        115200.hz(),
        &mut clocks,
        &mut peripherals.MCLK,
    ).unwrap();
    
    // 主循环
    loop {
        // LED闪烁
        led.set_high().unwrap();
        delay.delay_ms(500u16);
        led.set_low().unwrap();
        delay.delay_ms(500u16);
        
        // UART发送消息
        uart.write(b"LED toggled!\r\n").unwrap();
    }
}

高级功能

中断处理

use cortex_m::peripheral::NVIC;
use hal::pac::interrupt;

// 定义中断处理函数
#[interrupt]
fn SERCOM0() {
    // 处理SERCOM0中断
}

// 启用中断
unsafe {
    NVIC::unmask(pac::Interrupt::SERCOM0);
}

PWM输出

use hal::pwm::{Pwm0, Channel};
use hal::gpio::v2::PA14;

// 配置PWM引脚
let pwm_pin = pins.pa14;

// 创建PWM实例
let mut pwm = Pwm0::new(
    peripherals.TCC0,
    pwm::TC0_WO4,
    pwm::Prescaler::DIV64,
    &mut clocks,
    &mut peripherals.MCLK,
);

// 设置PWM参数
let max_duty = pwm.get_max_duty();
pwm.set_duty(Channel::_0, max_duty / 2);
pwm.enable(Channel::_0);

开发建议

1. 参考ATSAME54-XPRO开发板的原理图确定引脚分配
2. 使用cargo doc --open查看详细的API文档
3. 从官方示例代码开始修改
4. 使用defmt或rtt-target进行调试输出
5. 注意电源管理和时钟配置对性能的影响