Periféricos de Microcontrolador

Configure GPIO, timers, SPI/I2C e PWM em placas Cortex-M típicas.

Receita

let mut led = gpioa.pa5.into_push_pull_output();
led.set_high().ok();
led.set_low().ok();

Quando usar isso: Qualquer firmware que se comunica com LEDs, sensores, displays ou motores através de periféricos do MCU.

Exemplo de Trabalho

use cortex_m::asm::delay;
use stm32f4xx_hal as hal;
use hal::{pac, prelude::*};
 
fn main() -> ! {
    let dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let rcc = dp.RCC.constrain();
    let clocks = rcc.cfgr.freeze();
    let gpioa = dp.GPIOA.split();
 
    let mut led = gpioa.pa5.into_push_pull_output();
    let i2c = hal::i2c::I2c::new(
        dp.I2C1,
        gpioa.pa9.into_alternate_open_drain(),
        gpioa.pa10.into_alternate_open_drain(),
        400.kHz(),
        &clocks,
    );
 
    loop {
        led.set_high().unwrap();
        delay(clocks.sysclk().raw() / 8);
        led.set_low().unwrap();
        delay(clocks.sysclk().raw() / 8);
        let _ = i2c.write(0x48, &[0x00]);
    }
}

O que isso demonstra:

Saída push-pull GPIO para LEDs
Delay de busy-wait (substitua por timers em produção)
Mestre I2C a 400 kHz para comunicação com sensores
HAL divide periféricos em pinos de propriedade exclusiva

Mergulho Profundo

Visão Geral dos Periféricos

Periférico	Uso Típico
GPIO	I/O Digital, seletores de chip
Timer	Delays, PWM, captura de entrada
SPI	Flash, displays, módulos RF
I2C	Sensores, EEPROM
USART	GPS, modems, serial de depuração
ADC	Sensores analógicos

Esboço de Exemplo PWM

let mut pwm = timer.pwm_hz(pin, 1.kHz(), &clocks);
let mut channel = pwm.ch1;
channel.set_duty(percent);
channel.enable();

SPI Full-Duplex

let mut spi = Spi::new(dp.SPI1, (sck, miso, mosi), MODE_0, 8.MHz(), &clocks);
let mut buffer = [0u8; 4];
spi.transfer(&mut buffer, &[0x9f, 0, 0, 0]).ok();

Armadilhas

Entradas flutuantes - Leituras indefinidas em pinos não conectados. Correção: Habilitar pull-up ou pull-down.
Pinos tolerantes a 5V - MCUs de 3.3V morrem com sinais de 5V. Correção: Conversores de nível em entradas.
Incompatibilidade de modo SPI - MODE_0 vs MODE_3 quebra a comunicação. Correção: Ler a polaridade/fase do clock na folha de dados do sensor.
Falta de pull-ups I2C - Barramento travado ou intermitente. Correção: Pull-ups externos em SDA/SCL.
Delays de busy-wait - CPU gira a 100% durante o delay. Correção: Usar interrupções de timer ou timers Embassy.

Alternativas

Alternativa	Usar Quando	Não Usar Quando
GPIO `bitbang`	Falta de periférico de hardware	Necessário SPI de alta velocidade
DMA + SPI	Transferências grandes	Leituras de registradores minúsculas
PWM de software RTIC	Sem pinos PWM de hardware	Frequência precisa necessária

FAQs

Open drain vs push pull?

Open drain para I2C e barramentos compartilhados. Push-pull para LEDs e GPIOs rápidos.

Pinos de função alternada?

Periféricos exigem pinos configurados no modo AF através dos métodos into_alternate_* do HAL.

Configuração de clock?

Configurações incorretas de PLL fazem as taxas de baud mentir. Verifique com um analisador lógico.

Múltiplos endereços I2C?

Varra o barramento com sondas write ou use o padrão do sensor da folha de dados.

USART printf?

defmt-rtt ou ponte serialport são preferidos em relação a println! no firmware.

Taxa de amostragem ADC?

Defina o tempo de amostragem com base na impedância da fonte. Faça a média das leituras para ruído.

Watchdog?

Alimente o watchdog no loop principal ou em uma tarefa dedicada. Reinicie em caso de travamento.

Modos de baixo consumo?

Desligue periféricos e clocks entre as amostragens. Acorde por interrupção ou RTC.

Conflitos de mux de pinos?

Um pino, uma função. Uma planilha de planejamento evita roteamento impossível.

HAL vs PAC?

O código da aplicação usa HAL. PAC apenas para cobertura de HAL ausente ou ajustes de registradores ISR.

Relacionados

embedded-hal - camada de trait portátil
Interrupções e Concorrência - ISRs de timer
Noções Básicas de Embarcados - configuração da placa
Depurando Firmware - analisador lógico + probe-rs

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+.

Periféricos de Microcontrolador

Configure GPIO, timers, SPI/I2C e PWM em placas Cortex-M típicas.

Receita

let mut led = gpioa.pa5.into_push_pull_output();
led.set_high().ok();
led.set_low().ok();

Quando usar isso: Qualquer firmware que se comunica com LEDs, sensores, displays ou motores através de periféricos do MCU.

Exemplo de Trabalho

use cortex_m::asm::delay;
use stm32f4xx_hal as hal;
use hal::{pac, prelude::*};
 
fn main() -> ! {
    let dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let rcc = dp.RCC.constrain();
    let clocks = rcc.cfgr.freeze();
    let gpioa = dp.GPIOA.split();
 
    let mut led = gpioa.pa5.into_push_pull_output();
    let i2c = hal::i2c::I2c::new(
        dp.I2C1,
        gpioa.pa9.into_alternate_open_drain(),
        gpioa.pa10.into_alternate_open_drain(),
        400.kHz(),
        &clocks,
    );
 
    loop {
        led.set_high().unwrap();
        delay(clocks.sysclk().raw() / 8);
        led.set_low().unwrap();
        delay(clocks.sysclk().raw() / 8);
        let _ = i2c.write(0x48, &[0x00]);
    }
}

O que isso demonstra:

Saída push-pull GPIO para LEDs
Delay de busy-wait (substitua por timers em produção)
Mestre I2C a 400 kHz para comunicação com sensores
HAL divide periféricos em pinos de propriedade exclusiva

Mergulho Profundo

Visão Geral dos Periféricos

Periférico	Uso Típico
GPIO	I/O Digital, seletores de chip
Timer	Delays, PWM, captura de entrada
SPI	Flash, displays, módulos RF
I2C	Sensores, EEPROM
USART	GPS, modems, serial de depuração
ADC	Sensores analógicos

Esboço de Exemplo PWM

let mut pwm = timer.pwm_hz(pin, 1.kHz(), &clocks);
let mut channel = pwm.ch1;
channel.set_duty(percent);
channel.enable();

SPI Full-Duplex

let mut spi = Spi::new(dp.SPI1, (sck, miso, mosi), MODE_0, 8.MHz(), &clocks);
let mut buffer = [0u8; 4];
spi.transfer(&mut buffer, &[0x9f, 0, 0, 0]).ok();

Armadilhas

Entradas flutuantes - Leituras indefinidas em pinos não conectados. Correção: Habilitar pull-up ou pull-down.
Pinos tolerantes a 5V - MCUs de 3.3V morrem com sinais de 5V. Correção: Conversores de nível em entradas.
Incompatibilidade de modo SPI - MODE_0 vs MODE_3 quebra a comunicação. Correção: Ler a polaridade/fase do clock na folha de dados do sensor.
Falta de pull-ups I2C - Barramento travado ou intermitente. Correção: Pull-ups externos em SDA/SCL.
Delays de busy-wait - CPU gira a 100% durante o delay. Correção: Usar interrupções de timer ou timers Embassy.

Alternativas

Alternativa	Usar Quando	Não Usar Quando
GPIO `bitbang`	Falta de periférico de hardware	Necessário SPI de alta velocidade
DMA + SPI	Transferências grandes	Leituras de registradores minúsculas
PWM de software RTIC	Sem pinos PWM de hardware	Frequência precisa necessária

FAQs

Open drain vs push pull?

Open drain para I2C e barramentos compartilhados. Push-pull para LEDs e GPIOs rápidos.

Pinos de função alternada?

Periféricos exigem pinos configurados no modo AF através dos métodos into_alternate_* do HAL.

Configuração de clock?

Configurações incorretas de PLL fazem as taxas de baud mentir. Verifique com um analisador lógico.

Múltiplos endereços I2C?

Varra o barramento com sondas write ou use o padrão do sensor da folha de dados.

USART printf?

defmt-rtt ou ponte serialport são preferidos em relação a println! no firmware.

Taxa de amostragem ADC?

Defina o tempo de amostragem com base na impedância da fonte. Faça a média das leituras para ruído.

Watchdog?

Alimente o watchdog no loop principal ou em uma tarefa dedicada. Reinicie em caso de travamento.

Modos de baixo consumo?

Desligue periféricos e clocks entre as amostragens. Acorde por interrupção ou RTC.

Conflitos de mux de pinos?

Um pino, uma função. Uma planilha de planejamento evita roteamento impossível.

HAL vs PAC?

O código da aplicação usa HAL. PAC apenas para cobertura de HAL ausente ou ajustes de registradores ISR.

Relacionados

embedded-hal - camada de trait portátil
Interrupções e Concorrência - ISRs de timer
Noções Básicas de Embarcados - configuração da placa
Depurando Firmware - analisador lógico + probe-rs

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+.

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