Embassy文档-开始

  • 2023年 11月7日
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  • 最后更新于 2023年 11月7日

Embassy

在嵌入式开发中，Embassy 的作用是让 async/await 成为首选的实现方式。

什么是异步？

不支持异步的程序，可能会在进行I/O相关操作时被阻塞。在通常的环境中，比如PC， 软件可以通过非阻塞操作或线程的方式来解决阻塞的问题。线程的方式是，当某个线程在I/O操作上被阻塞时，系统能切换到另一个线程继续执行。然而即使在PC上，线程也相对较重，因此一些编程语言实现了一个称为协程或goroutines(Go语言)的概念，它们比线程轻得多，强度也低得多。另一种处理阻塞I/O操作的方式是：轮询底层外围设备的状态，检查它是否可以响应执行请求，在没有内置异步支持的编程语言中，这往往需要构建一个复杂的循环检查事件。

在Rust中，非阻塞操作可以通过async/await来实现。Async-wait将async函数传入一个叫做future的对象，当future对象被I/O操作阻塞时，调度器(通常称为执行器，executor)将选择其他future对象来执行。执行器不需要检测future对象什么时候能执行，所以相对RTOS等方案而言，async有更好的切换性能和更低的消耗，但程序大小通常会比非异步程序更大。这在资源有限，比如内存很少的设备环境中可能是个问题。在Embassy支持的设备，比如stm32和nrf中，内存通常足以容纳规模适度的程序运行。

Embassy是什么？

Embassy项目包含以下crate，它们可以自由组合使用，没有任何限制。

  • 执行器 embassy-executor是一个异步执行器。它在启动时分配固定的任务数，同时允许后续添加。对于支持硬件抽象层（HAL）的硬件，比如USART, UART, I2C, SPI, CAN, 和USB等，Embassy同时提供了支持同步和异步的版本。像直接内存访问（DMA）这样的场景适合使用异步接口，GPIO则更适合使用同步接口。执行器还提供了定时器功能，可以方便地实现同步或异步的延迟。对于小于一微秒的延迟要求，建议使用阻塞延迟，因为上下文切换的成本太高，执行器将无法提供准确的定时。

  • 硬件抽象层（HAL） HAL提供了安全易用的接口来操作硬件，不需要操作原始寄存器。Embassy维护了下列硬件的HAL，但它并不局限于此，您可以在任何使用Embassy的项目中使用HAL。

    • embassy-stm32 支持STM32微控制器系列
    • emmbassy-nrf 支持北欧半导体公司(the Nordic Semiconducotr)的nRF52、nRF53、nRF91系列

  • 网络 embassy-net实现了常用的网络功能，包括以太网、IP、TCP、UDP、ICMP和DHCP。在管理超时和同时为多个连接提供服务方面，Async做了高度简化，提供了很大的便利。

  • 蓝牙 nrf-softdevice为nRF52微控制器提供蓝牙低能耗4.x和5.x支持。

  • LoRa embassy-lora支持STM32WL无线微控制器和Semtech SX127x收发器上的LoRa网络。

  • USB embassy-usb实现了设备侧的USB堆栈。实现了通用类（如USB串行（CDC ACM），支持USB HID，并且提供丰富的构建器API方便构建您自己的实现。

  • Bootloader和DFU embassy-boot是一个轻量级的启动器，它支持固件加载，支持以电源故障安全的方式升级固件，支持试用引导和回滚。