Rust ist eine großartige Programmiersprache für die Entwicklung von eingebetteten Geräten wie MCUs, die begrenzte Ressourcen haben. Besonders Bare Metal (a.k.a. no_std) bringt viele Vorteile und ermöglicht die Erstellung kompletter Anwendungen rein in Rust.
Die folgenden Schritte beschreiben, wie man eine Anwendung für ESP32-S3 erstellt, baut, flasht und simuliert, die in vielen DevKits wie dem ESP32-S3-BOX-3 oder M5Stack CoreS3 enthalten ist.
Es gibt mehrere Werkzeuge, die installiert werden müssen.
Zunächst müssen wir Rust selbst installieren. Wir verwenden dazu rustup.
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
Wir benötigen mehrere zusätzliche Werkzeuge. Wir können `cargo install` verwenden, um die Installation aus dem Quellcode durchzuführen. Die schnellere Methode ist die Verwendung von cargo-binstall, das Binärdateien von Werkzeugen bereitstellt und so im Vergleich zur Installation aus dem Quellcode Zeit spart.
curl -L --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://raw.githubusercontent.com/cargo-bins/cargo-binstall/main/install-from-binstall-release.sh | bash
Nun können wir zusätzliche Werkzeuge installieren:
- espup – Werkzeug zur Installation und Wartung des Espressif Rust-Ökosystems.
- cargo-generate – Werkzeug zur Erstellung von Rust-Projekten aus Vorlagen.
- espflash – Serielles Flash-Werkzeug für Espressif-SoCs und -Module. Rust-Ersatz für das Python-basierte esptool.py
cargo binstall espup cargo-generate espflash
Da wir den ESP32-S3 anvisieren, der auf der Xtensa-Architektur basiert, benötigen wir die Rust Xtensa Toolchain, die separat installiert werden muss. Hinweis: Für nach dem ESP32-S3 eingeführte Chips wie den ESP32-C3, die auf der RISC-V-Architektur basieren, ist diese Abhängigkeit nicht erforderlich.
espup install source ~/export-esp.sh
Nun können wir ein Projekt mit der Bare Metal Vorlage von esp-rs/esp-template mithilfe von cargo-generate erstellen. Das Tool wird mehrere Fragen stellen. Hier ist die empfohlene Konfiguration:
cargo generate esp-rs/esp-template Project Name: embedded-rust Destination: /home/georgik/projects/embedded-rust ... project-name: embedded-rust ... Generating template ... ✔ Which MCU to target? · esp32s3 ✔ Configure advanced template options? · true ✔ Enable allocations via the esp-alloc crate? · true ✔ Enable WiFi/Bluetooth/ESP-NOW via the esp-wifi crate? · false ✔ Configure project to use Dev Containers (VS Code and GitHub Codespaces)? · true ✔ Configure project to support Wokwi simulation with Wokwi VS Code extension? · true ✔ Add CI files for GitHub Action? · true ✔ The template is requesting to run the following command. Do you agree? cargo fmt · yes Moving generated files into: `/home/georgik/projects/embedded-rust`... Initializing a fresh Git repository ✨ Done! New project created /home/georgik/projects/embedded-rust
Das Projekt `embedded-rust` sollte nun erstellt sein und wir sind bereit, es zu bauen und zu flashen.
Es wird empfohlen, das Projekt im Release-Profil zu bauen, aufgrund der Leistungsüberlegungen, insbesondere wenn Sie planen, WiFi zu nutzen, das viele Ressourcen benötigt, und das Debug-Profil zu langsam ist.
Verbinden Sie das ESP32-S3-BOX-3 mit Ihrem Computer über ein USB-Kabel und geben Sie den folgenden Befehl ein, der einen Build- und espflash-Befehl mit der Monitor-Option aufruft, um die Hardware zu flashen und zu überwachen.
cd embedded-rust cargo run --release
Wenn Sie das ESP32-S3-BOX-3 nicht zur Hand haben, können Sie den Wokwi Simulator verwenden. Öffnen Sie VS Code:
code .
Installieren Sie die Wokwi VS Code Extension (Ctrl+Shift+P), wählen Sie “Install extension”, suchen Sie nach Wokwi und klicken Sie auf “install”.
Aktivieren Sie die kostenlose Wokwi-Lizenz (Ctrl+Shift+P), wählen Sie “Wokwi: Request a new license” und folgen Sie dem Aktivierungsprozess im Webbrowser.
Wenn das Projekt im Release-Profil erstellt wurde, müssen wir den Pfad zur Binärdatei in der `wokwi.toml` Datei ändern:
[wokwi] version = 1 elf = "target/xtensa-esp32s3-none-elf/release/embedded-rust" firmware = "target/xtensa-esp32s3-none-elf/release/embedded-rust"
Starten Sie die Simulation (Ctrl+Shift+P), wählen Sie “Wokwi: Start Simulator”.
Der simulierte Chip sollte erscheinen und Sie sollten das folgende Ergebnis erhalten:
ESP-ROM:esp32s3-20210327 Build:Mar 27 2021 rst:0x1 (POWERON),boot:0x8 (SPI_FAST_FLASH_BOOT) SPIWP:0xee mode:DIO, clock div:1 load:0x3fce3808,len:0x370 load:0x403c9700,len:0x900 load:0x403cc700,len:0x2364 entry 0x403c98ac INFO - Hello world!
Herzlichen Glückwunsch! Sie haben Ihr erstes Rust Bare Metal Projekt für ESP32-S3-BOX-3 abgeschlossen.
Produktivitätstipp: Sie können das Wokwi-Fenster mit dem Simulator geöffnet lassen, während Sie die Anwendung entwickeln. Sobald Sie die App mit `cargo run –release` bauen, übernimmt der Simulator die Änderung und zeigt Ihnen die Simulation an, auch während Sie auf den Abschluss des Flash-Vorgangs warten. Dies kann viel Zeit sparen, da Sie die Ergebnisse einer Codeänderung sofort sehen können.