rust raspberrypi OS tutorials

Rust的操作系統開發教程在Raspberry Pi上

介紹

這是一個針對Hobby OS開發人員的教程系列，他們是ARM 64位ARMV8-A架構的新手。這些教程將對如何從頭開始為embedded system編寫整體操作系統kernel進行指導，逐步的旅行。它們涵蓋了常見操作系統任務的實現，例如寫入串行控制台，設置虛擬內存和處理HW異常。在利用Rust的獨特功能提供安全性和速度的同時。

玩得開心！

此致，
安德烈（@andre-richter）

PS：對於其他語言，請注意替代的讀數文件。例如， README.CN.md或README.ES.md 。非常感謝我們的翻譯？

？組織

• 每個教程都包含一個獨立的可啟動kernel二進製文件。
• 每個新教程都擴展了上一個。
• 每個教程README都會有一個簡短的tl;dr部分，簡要概述了添加的內容，並將源代碼diff顯示給上一個教程，以便您可以方便地檢查更改/添加。
  • 除tl;dr部分外，一些教程還具有完整的詳細文本。長期計劃是所有教程都會獲得全文，但是目前，這是教程獨有的，我認為tl;dr and diff不足以理解這個想法。
• 這些教程中編寫的代碼支持並在Raspberry Pi 3和Raspberry Pi 4上運行。
  • 教程1到5是基​​礎代碼，僅在QEMU中運行才有意義。
  • 從教程5開始，您可以在真實的覆盆子上加載並運行內核，並在UART上觀察輸出。
• 儘管Raspberry Pi 3和4是主要目標板，但代碼是以模塊化的方式編寫的，可以輕鬆移植到其他CPU架構和/或板上。
  • 如果有人在RISC-V實施中開槍，我真的很喜歡！
• 對於編輯，我建議使用Rust Analyzer的Visual Studio代碼。
• 除教程文本外，還請在每個教程中查看make doc命令。它使您可以以方便的方式瀏覽廣泛記錄的代碼。

make doc的輸出

？系統要求

這些教程主要針對基於Linux的分佈。大多數東西也將在MacOS上使用，但這只是實驗性。

TL; DR版本

1. 安裝Docker引擎。

2. （僅Linux ）確保您的用戶帳戶位於Docker組中。

3. 準備Rust工具鏈。大部分將在首次使用Rust-Toolchain.toml文件時處理。我們剩下的是：

   1. 如果您已經安裝了Rust版本：

      cargo install cargo-binutils rustfilt

   2. 如果您需要從頭開始安裝Rust：

      curl --proto ' =https ' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
      
      source $HOME /.cargo/env
      cargo install cargo-binutils rustfilt

4. 如果您使用Visual Studio Code ，我強烈建議您安裝Rust Analyzer擴展程序。

5. （僅MACOS ）安裝一些Ruby寶石。

這是作者在macOS Monterey上的Ruby 3.0.2版本進行的最後測試。如果您使用的是rbenv ，則相應的.ruby-version文件已經到位。如果您從未聽說過rbenv ，請嘗試使用此小指南。

在存儲庫根文件夾中運行此操作：

bundle config set --local path ' .vendor/bundle '
bundle config set --local without ' development '
bundle install

？更多詳細信息：消除工具鏈麻煩

該系列試圖將重點放在用戶友好上。因此，為消除盡可能多的嵌入式開發中最大的痛苦而做出了努力： Toolchain hassle 。

在這方面，Rust本身已經在很大程度上有所幫助，因為它具有內置的跨補給支持。從x86主機到Raspberry Pi的AArch64體系結構，我們所需的一切將由rustup自動安裝。但是，除了生鏽的編譯器外，我們還將使用更多工具。等等：

• QEMU在主機系統上模仿我們的內核。
• 一種名為Minipush的自製工具，將內核加載到UART上方的Raspberry Pi上。
• OpenOCD和GDB用於對目標進行調試。

在安裝和/或編譯主機機器上每個工具的正確版本時，可能會出錯很多。例如，您的發行版可能無法提供所需的最新版本。或者，您缺少一些難以確定的依賴關係來編譯其中一種工具。

這就是為什麼我們會盡可能利用Docker的原因。我們提供一個隨附的容器，該容器具有預裝的所有必需工具或依賴項，並且一旦需要，它就會自動拔出。如果您想了解更多有關Docker並查看提供的容器的信息，請參閱存儲庫的Docker文件夾。

？ USB串行輸出

由於教程中的內核在真正的硬件上運行，因此強烈建議獲得USB串行電纜以獲得完整的體驗。

• 您可以找到應該立即在[1] [2]上工作的USB到串行電纜，但其他許多也可以工作。理想情況下，您的電纜基於CP2102芯片。
• 您將其連接到GND和GPIO引腳14/15 ，如下所示。
• 教程5是您可以使用它的第一個。檢查一下，以獲取有關如何準備SD卡以從中啟動您的自製核的說明。
• 從教程6開始，在覆盆子上啟動內核變得非常舒適。在本教程中，開發了一個所謂的chainloader ，這將是您需要在SD卡上手動複製一段時間的最後一個文件。它將使您能夠在UART時加載教程內核。

？致謝

這些教程的原始版本最初是作為Zoltan Baldaszti在C的rpi3上的裸金屬編程的出色教程的叉子。感謝您給我一個開頭！

該存儲庫的翻譯

• 中國人
  • @Colachg和@readlnh。
  • 需要更新。
• 西班牙語
  • @zanezhub。
  • 將來會有教程翻譯成西班牙語。

執照

根據任何一個

• Apache許可證，版本2.0，（許可證或https://www.apache.org/licenses/license-2.0）
• MIT許可證（許可證或https://opensource.org/licenses/mit）

可以選擇。

貢獻

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