4.1 RTC 驱动

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/exercises/bare-metal/rtc.html

4.1 RTC 驱动

QEMU aarch64 virt 机器在 0x9010000 有一个 PL031 实时时钟。本练习中，你应为其编写驱动。

用它把当前时间打印到串口控制台。可用 chrono crate 做日期/时间格式化。
使用 match 寄存器与原始中断状态，忙等到给定时间（例如未来 3 秒）。（在循环内调用 core::hint::spin_loop。）
_若有时间可扩展：_启用并处理 RTC match 产生的中断。可用 arm-gic crate 中的驱动配置 Arm Generic Interrupt Controller。
- 使用 RTC 中断，它接到 GIC 上为 IntId::spi(2)。
- 启用中断后，可通过 arm_gic::wfi() 让核心休眠，直到收到中断。

下载练习模板，在 rtc 目录中查看下列文件。

4.2 裸金属生锈下午

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/exercises/bare-metal/solutions-afternoon.html

4.2 裸金属生锈下午

实时时钟驱动程序

（返回练习）

main.rs：

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// Copyright 2023 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
#![no_main]
#![no_std]

mod exceptions;
mod logger;
mod pl031;

use crate::pl031::Rtc;
use arm_gic::{IntId, Trigger, irq_enable, wfi};
use chrono::{TimeZone, Utc};
use core::hint::spin_loop;
use aarch64_paging::descriptor::El1Attributes;
use aarch64_rt::{InitialPagetable, entry, initial_pagetable};
use arm_gic::gicv3::registers::{Gicd, GicrSgi};
use arm_gic::gicv3::{GicCpuInterface, GicV3};
use arm_pl011_uart::{PL011Registers, Uart};
use core::panic::PanicInfo;
use core::ptr::NonNull;
use log::{LevelFilter, error, info, trace};
use safe_mmio::UniqueMmioPointer;
use smccc::Hvc;
use smccc::psci::system_off;

/// GICv3 的基地址。
const GICD_BASE_ADDRESS: NonNull<Gicd> = NonNull::new(0x800_0000 as _).unwrap();
const GICR_BASE_ADDRESS: NonNull<GicrSgi> = NonNull::new(0x80A_0000 as _).unwrap();

/// 主 PL011 UART 的基地址。
const PL011_BASE_ADDRESS: NonNull<PL011Registers> =
 NonNull::new(0x900_0000 as _).unwrap();

/// 用于初始标识映射中的设备内存的属性。
const DEVICE_ATTRIBUTES: El1Attributes = El1Attributes::VALID
 .union(El1Attributes::ATTRIBUTE_INDEX_0)
 .union(El1Attributes::ACCESSED)
 .union(El1Attributes::UXN);

/// 用于初始标识映射中的普通内存的属性。
const MEMORY_ATTRIBUTES: El1Attributes = El1Attributes::VALID
 .union(El1Attributes::ATTRIBUTE_INDEX_1)
 .union(El1Attributes::INNER_SHAREABLE)
 .union(El1Attributes::ACCESSED)
 .union(El1Attributes::NON_GLOBAL);

initial_pagetable!({
 let mut idmap = [0; 512];
 // 1 GiB 设备内存。
 idmap[0] = DEVICE_ATTRIBUTES.bits();
 // 1 GiB 普通内存。
 idmap[1] = MEMORY_ATTRIBUTES.bits() | 0x40000000;
 // 另外 1 GiB 设备内存从 256 GiB 开始。
 idmap[256] = DEVICE_ATTRIBUTES.bits() | 0x4000000000;
 InitialPagetable(idmap)
});

/// PL031 RTC 的基地址。
const PL031_BASE_ADDRESS: NonNull<pl031::Registers> =
 NonNull::new(0x901_0000 as _).unwrap();
/// PL031 RTC 使用的 IRQ。
const PL031_IRQ: IntId = IntId::spi(2);

entry!(main);
fn main(x0: u64, x1: u64, x2: u64, x3: u64) -> ! {
 // 安全：`PL011_BASE_ADDRESS`是 PL011 设备的基地址，并且
 // 没有其他东西可以访问该地址范围。
 let uart = unsafe { Uart::new(UniqueMmioPointer::new(PL011_BASE_ADDRESS)) };
 logger::init(uart, LevelFilter::Trace).unwrap();

 info!("main({:#x}, {:#x}, {:#x}, {:#x})", x0, x1, x2, x3);

 // 安全：`GICD_BASE_ADDRESS`和`GICR_BASE_ADDRESS`是基础
 // 分别是 GICv3 分发器和再分发器的地址，以及
 // 没有其他东西可以访问这些地址范围。
 let mut gic = unsafe {
 GicV3::new(
 UniqueMmioPointer::new(GICD_BASE_ADDRESS),
 GICR_BASE_ADDRESS,
 1,
 false,
 )
 };
 gic.setup(0);
 // ANCHOR_END：主要

 // 安全：`PL031_BASE_ADDRESS`是 PL031 设备的基地址，并且
 // 没有其他东西可以访问该地址范围。
 let mut rtc = unsafe { Rtc::new(UniqueMmioPointer::new(PL031_BASE_ADDRESS)) };
 let timestamp = rtc.read();
 let time = Utc.timestamp_opt(timestamp.into(), 0).unwrap();
 info!("RTC: {time}");

 GicCpuInterface::set_priority_mask(0xff);
 gic.set_interrupt_priority(PL031_IRQ, None, 0x80).unwrap();
 gic.set_trigger(PL031_IRQ, None, Trigger::Level).unwrap();
 irq_enable();
 gic.enable_interrupt(PL031_IRQ, None, true).unwrap();

 // 等待 3 秒钟，不要中断。
 let target = timestamp + 3;
 rtc.set_match(target);
 info!("Waiting for {}", Utc.timestamp_opt(target.into(), 0).unwrap());
 trace!(
 "matched={}, interrupt_pending={}",
 rtc.matched(),
 rtc.interrupt_pending()
 );
 while !rtc.matched() {
 spin_loop();
 }
 trace!(
 "matched={}, interrupt_pending={}",
 rtc.matched(),
 rtc.interrupt_pending()
 );
 info!("Finished waiting");

 // 再等待 3 秒以获得中断。
 let target = timestamp + 6;
 info!("Waiting for {}", Utc.timestamp_opt(target.into(), 0).unwrap());
 rtc.set_match(target);
 rtc.clear_interrupt();
 rtc.enable_interrupt(true);
 trace!(
 "matched={}, interrupt_pending={}",
 rtc.matched(),
 rtc.interrupt_pending()
 );
 while !rtc.interrupt_pending() {
 wfi();
 }
 trace!(
 "matched={}, interrupt_pending={}",
 rtc.matched(),
 rtc.interrupt_pending()
 );
 info!("Finished waiting");

 // 锚点：main_end
 system_off::<Hvc>().unwrap();
 panic!("system_off returned");
}

#[panic_handler]
fn panic(info: &PanicInfo) -> ! {
 error!("{info}");
 system_off::<Hvc>().unwrap();
 loop {}
}

pl031.rs：

4 练习 on 编程那些事儿

4.1 RTC 驱动

4.1 RTC 驱动

4.2 裸金属生锈下午

4.2 裸金属生锈下午

实时时钟驱动程序