domain-embedded

项目上下文（自动注入）

目标配置： !cat .cargo/config.toml 2>/dev/null || echo "No .cargo/config.toml found"

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嵌入式领域

第 3 层：领域约束

领域约束 → 设计影响

领域规则	设计约束	Rust 影响
无堆	栈分配	heapless，不使用 Box/Vec
无 std	仅使用 Core	#![no_std]
实时	时序可预测	不进行动态分配
资源受限	最小化内存	静态缓冲区
硬件安全	安全访问外设	HAL + 所有权
中断安全	ISR 中不阻塞	Atomic，临界区

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关键约束

不进行动态分配

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

中断安全

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

硬件所有权

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

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向下追踪 ↓

从约束到设计（第 2 层）：

"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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分层结构

层	示例	用途
PAC	stm32f4，esp32c3	寄存器访问
HAL	stm32f4xx-hal	硬件抽象
框架	RTIC，Embassy	并发
Traits	embedded-hal	可移植驱动

框架对比

框架	风格	适用场景
RTIC	基于优先级	中断驱动的应用
Embassy	异步	复杂状态机
裸机	手动	简单应用

常用 Crate

用途	Crate
运行时（ARM）	cortex-m-rt
Panic 处理程序	panic-halt，panic-probe
集合	heapless
HAL traits	embedded-hal
日志记录	defmt
Flash/调试	probe-run

设计模式

模式	用途	实现
no_std 配置	裸机	#![no_std] + #![no_main]
入口点	启动	#[entry] 或 embassy
静态状态	ISR 访问	Mutex<RefCell<Option<T>>>
固定缓冲区	无堆	heapless::Vec<T, N>

代码模式：静态外设

#![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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常见错误

错误	违反的领域约束	修复方法
使用 Vec	堆分配	heapless::Vec
无临界区	与 ISR 发生竞争	Mutex + interrupt::free
在 ISR 中阻塞	错过中断	延后到主循环处理
不安全的外设	硬件冲突	HAL 所有权

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追踪到第 1 层

约束	第 2 层模式	第 1 层实现
无堆	静态集合	heapless::Vec<T, N>
ISR 安全	临界区	Mutex<RefCell>
硬件所有权	单例	take().unwrap()
no_std	仅 Core	#![no_std]，#![no_main]

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相关技能

场景	参见
静态内存	m02-resource
内部可变性	m03-mutability
中断模式	m07-concurrency
硬件相关的不安全代码	unsafe-checker