domain-embedded

プロジェクトのコンテキスト（自動挿入）

対象の設定： !cat .cargo/config.toml 2>/dev/null || echo "No .cargo/config.toml found"

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埋め込みドメイン

レイヤー 3：ドメインの制約

ドメインの制約 → 設計上の影響

ドメインルール	設計上の制約	Rust への影響
ヒープなし	スタック割り当て	heapless、Box/Vec は使用しない
std なし	Core のみ	#![no_std]
リアルタイム	予測可能なタイミング	動的割り当てなし
リソース制限あり	最小限のメモリ	静的バッファー
ハードウェア安全性	安全なペリフェラルアクセス	HAL + 所有権
割り込み安全性	ISR 内でブロックしない	アトミック、クリティカルセクション

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重要な制約

動的割り当てなし

RULE: Cannot use heap (no allocator)
WHY: Deterministic memory, no OOM
RUST: heapless::Vec<T, N>, arrays

割り込み安全性

RULE: Shared state must be interrupt-safe
WHY: ISR can preempt at any time
RUST: Mutex<RefCell<T>> + critical section

ハードウェアの所有権

RULE: Peripherals must have clear ownership
WHY: Prevent conflicting access
RUST: HAL takes ownership, singletons

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下のレイヤーをたどる ↓

制約から設計へ（レイヤー 2）：

"Need no_std compatible data structures"
    ↓ m02-resource: heapless collections
    ↓ Static sizing: heapless::Vec<T, N>

"Need interrupt-safe state"
    ↓ m03-mutability: Mutex<RefCell<Option<T>>>
    ↓ m07-concurrency: Critical sections

"Need peripheral ownership"
    ↓ m01-ownership: Singleton pattern
    ↓ m12-lifecycle: RAII for hardware

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レイヤー構成

レイヤー	例	目的
PAC	stm32f4、esp32c3	レジスターアクセス
HAL	stm32f4xx-hal	ハードウェア抽象化
フレームワーク	RTIC、Embassy	並行処理
トレイト	embedded-hal	ポータブルなドライバー

フレームワークの比較

フレームワーク	スタイル	最適な用途
RTIC	優先度ベース	割り込み駆動型アプリ
Embassy	非同期	複雑な状態機械
ベアメタル	手動	シンプルなアプリ

主要なクレート

目的	クレート
ランタイム（ARM）	cortex-m-rt
パニックハンドラー	panic-halt、panic-probe
コレクション	heapless
HAL トレイト	embedded-hal
ロギング	defmt
フラッシュ／デバッグ	probe-run

設計パターン

パターン	目的	実装
no_std のセットアップ	ベアメタル	#![no_std] + #![no_main]
エントリーポイント	起動	#[entry] または embassy
静的状態	ISR からのアクセス	Mutex<RefCell<Option<T>>>
固定バッファー	ヒープなし	heapless::Vec<T, N>

コードパターン：静的ペリフェラル

#![no_std]
#![no_main]

use cortex_m::interrupt::{self, Mutex};
use core::cell::RefCell;

static LED: Mutex<RefCell<Option<Led>>> = Mutex::new(RefCell::new(None));

#[entry]
fn main() -> ! {
    let dp = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let led = Led::new(dp.GPIOA);

    interrupt::free(|cs| {
        LED.borrow(cs).replace(Some(led));
    });

    loop {
        interrupt::free(|cs| {
            if let Some(led) = LED.borrow(cs).borrow_mut().as_mut() {
                led.toggle();
            }
        });
    }
}

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よくある間違い

間違い	ドメイン制約への違反	修正方法
Vec の使用	ヒープ割り当て	heapless::Vec
クリティカルセクションなし	ISR との競合	Mutex + interrupt::free
ISR 内でブロック	割り込みの取りこぼし	メインループに処理を委譲
安全でないペリフェラル	ハードウェアの競合	HAL の所有権

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レイヤー 1 へたどる

制約	レイヤー 2 のパターン	レイヤー 1 の実装
ヒープなし	静的コレクション	heapless::Vec<T, N>
ISR の安全性	クリティカルセクション	Mutex<RefCell>
ハードウェアの所有権	シングルトン	take().unwrap()
no_std	Core のみ	#![no_std]、#![no_main]

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関連スキル

場面	参照先
静的メモリ	m02-resource
内部可変性	m03-mutability
割り込みパターン	m07-concurrency
ハードウェア向けの unsafe	unsafe-checker