Noções Básicas de Embarcados

10 exemplos introduzindo no_std, alvos cruzados e a toolchain Rust embarcada.

Pré-requisitos

• Rust 1.97.0 com alvos embarcados
• cargo install probe-rs-tools para flash e depuração

rustup target add thumbv7em-none-eabihf

Exemplos Básicos

1. Triple do Alvo Embarcado

rustup target add thumbv7em-none-eabihf   # Cortex-M4F
rustup target add thumbv6m-none-eabi      # Cortex-M0+

• O triple codifica CPU, OS (nenhum) e ABI
• Combine o triple com a folha de dados do seu microcontrolador
• eabihf significa ponto flutuante de hardware
• Defina target em .cargo/config.toml

2. .cargo/config.toml

[build]
target = "thumbv7em-none-eabihf"
 
[target.thumbv7em-none-eabihf]
runner = "probe-rs run --chip STM32F429ZITx"

• O alvo padrão evita passar --target a cada build
• runner faz flash automaticamente em cargo run
• O nome do chip deve corresponder ao banco de dados do probe-rs
• Commite a configuração por crate de placa

3. Layout de Memória (memory.x)

MEMORY
{
  FLASH : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 2048K
  RAM   : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 192K
}

• O script do linker define as regiões de flash e RAM
• O crate cortex-m-rt espera memory.x
• Comprimentos incorretos causam falhas de link ou corrupção silenciosa
• Copie dos exemplos HAL do chip

4. Crate Mínimo no_std

#![no_std]
#![no_main]
 
use panic_halt as _;
 
#[no_mangle]
pub extern "C" fn main() -> ! {
    loop {}
}

• #![no_std] remove a biblioteca padrão
• #![no_main] substitui o main do Rust pela entrada embarcada
• panic_halt para em caso de pânico (substitua por um manipulador melhor em produção)
• Aplicativos reais usam a inicialização HAL do crate do chip

5. Logging defmt

use defmt::info;
 
info!("system started");
info!("tick {}", 42);

• Logging estruturado via RTT ou serial
• Menor sobrecarga que println! em embarcados
• Requer o recurso defmt nas dependências
• Decodifique logs com defmt-print no host

Relacionado: Depurando Firmware

6. Padrão de Inicialização HAL

let dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
let rcc = dp.RCC.constrain();
let clocks = rcc.cfgr.freeze();
let gpioa = dp.GPIOA.split();

• pac = peripheral access crate (registradores)
• hal = wrappers seguros sobre pac
• take() impõe periféricos singleton
• O padrão varia de acordo com o HAL stm32* / rp2040 / nrf

7. Features do Cargo para Placas

[features]
default = ["stm32f429"]
stm32f429 = ["stm32f4xx-hal/stm32f429"]

• Um crate pode suportar várias placas via features
• Crates HAL controlam o suporte ao chip por meio de features
• CI deve construir todas as features suportadas
• Documente a matriz de features no README

Exemplos Intermediários

8. Flash e Depuração com probe-rs

probe-rs list
probe-rs run --chip STM32F429ZITx target/thumbv7em-none-eabihf/debug/app

• Substitui OpenOCD + GDB para muitos fluxos de trabalho
• A configuração cargo embed usa probe-rs internamente
• Suporta RTT e breakpoints
• Funciona com probes CMSIS-DAP e ST-Link

9. Firmware Assíncrono Embassy

#[embassy_executor::main]
async fn main(_spawner: Spawner) {
    let p = embassy_stm32::init(Default::default());
    // async tasks...
}

• Embassy traz async/await para embarcados sem um SO
• O executor gerencia tarefas cooperativamente
• Requer crates do ecossistema embassy
• Veja a página de embarcados assíncronos para padrões completos

Relacionado: Assíncrono em Embarcados (Embassy)

10. Layout do Projeto

firmware/
  .cargo/config.toml
  memory.x
  build.rs           # copia memory.x
  src/
    main.rs
  Cargo.toml         # hal + panic + defmt

• build.rs vincula memory.x via cortex-m-rt
• Mantenha o suporte à placa em um crate separado para reutilização
• Fixe as versões das dependências para firmware reproduzível
• Use cargo binutils para análise de tamanho (cargo size)

Versões da Stack: Esta página foi escrita para Rust 1.97.0 (edição 2024), Tokio 1.x, Axum 0.8, serde 1.0, sqlx 0.8, clap 4 e Polars 0.46+.