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Rust嵌入式HAL外设驱动性能分析与调优实战

共计 30 章节
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01
课程导论与开发环境搭建
Rust嵌入式生态概览 · HAL与PAC的关系 · 目标硬件平台介绍（如STM32F4）
课程导论开发环境搭建
02
GPIO输出深入
GPIO的HAL抽象 · 速度与驱动能力配置 · 推挽与开漏输出
GPIO输出深入
03
GPIO输入与中断
上拉/下拉配置 · 中断触发方式（边沿/电平） · 中断优先级与嵌套
GPIO输入
04
定时器基础与PWM
通用定时器配置 · HAL的PWM接口 · PWM频率与占空比精度
PWM定时器基础
05
输入捕获与频率测量
输入捕获模式 · 测量外部信号频率与占空比 · HAL与寄存器操作的性能对比
输入捕获频率测量
06
UART串口通信（阻塞模式）
UART的HAL配置 · 波特率误差分析 · 阻塞发送/接收的性能瓶颈
UART串口通信
07
UART串口通信（中断+DMA模式）
中断驱动接收 · DMA传输配置 · 环形缓冲区实现
UARTDMA
08
SPI总线性能调优
SPI模式与极性配置 · 时钟频率与分频 · DMA传输优化
SPI总线性能调优
09
I2C总线调试与优化
I2C时序与速率 · 多主机仲裁 · HAL的I2C抽象开销分析
I2C总线调试
10
ADC数据采集优化
ADC分辨率与采样时间 · 连续转换与扫描模式 · DMA搬运ADC数据
ADC数据采集优化
11
DAC波形生成
DAC的HAL配置 · 输出波形（正弦波/三角波） · 使用DMA更新DAC数据
DAC波形生成
12
DMA深入解析
DMA控制器架构 · 循环模式与双缓冲 · DMA传输完成中断
DMA深入解析
13
中断系统深度剖析
中断向量表 · 中断延迟测量（硬件延迟+软件延迟） · 中断嵌套与抢占
断系统深度剖析断向量表
14
RTIC框架入门
RTIC（Real-Time Int… · 任务与资源模型 · 优先级与死锁避免
RTIC框架入门
15
RTIC高级特性与性能
软件任务与硬件任务 · 定时器任务 · 消息传递
RTIC高级特性
16
内存管理与分配
嵌入式中的内存布局（Flash · RAM · CCM）
内存管理分配
17
临界区与原子操作
临界区实现方式（全局中断开关 · BASEPRI） · 原子操作（Atomic types）
临界区原子操作
18
缓存一致性问题（Cortex-M7）
Cortex-M7的L1缓存架构 · 数据缓存与指令缓存 · 缓存一致性问题
Cortex-M7缓存一致性问题
19
性能分析工具（一）
使用cargo-call-stack… · 使用cargo-binutils查看… · 使用objdump分析代码大小与循环…
性能分析工具cargo-call-s…
20
性能分析工具（二）
使用逻辑分析仪与示波器进行硬件时序分… · 使用ITM/SWO进行软件追踪 · 使用probe-rs的RTT（Rea…
性能分析工具使用逻辑分析仪
21
代码大小优化
编译优化等级（-Oz vs -O2） · link-time optimiza… · 移除panic处理
代码大小优化Oz
22
运行时开销分析
trait对象与静态分发 · 闭包捕获 · 循环展开与向量化
运行时开销分析trait
23
外设时钟树配置
时钟源选择（HSI/HSE/PLL） · AHB/APB分频 · 外设时钟使能
外设时钟树配置HSI/HSE/PLL
24
低功耗模式与性能权衡
睡眠模式 · 停止模式 · 待机模式
低功耗模式性能权衡
25
Flash预取与等待周期
Flash读取等待周期（WS） · 预取缓冲区 · 指令缓存（ICache）
Flash预取
26
外设驱动单元测试
使用embedded-test框架 · 模拟外设（mock） · 测试中断处理逻辑
外设驱动单元测试embedded-tes…
27
硬件在环测试（HIL）
使用probe-rs进行自动化测试 · 编写HIL测试用例 · 测量外设响应时间
HIL硬件
28
常见性能反模式
轮询等待 · 不必要的中断屏蔽 · 频繁的上下文切换
常见性能反模式轮询等待
29
实战案例（一）
高速SPI数据采集系统：需求分析 · 架构设计 · 性能目标设定
实战案例SPI
30
实战案例（二）与课程总结
多传感器融合系统（I2C+ADC+U… · 资源争用解决 · 综合性能调优
实战案例课程总结