1.6.1 司机

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

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/bare-metal/aps/safemmio/driver.html

1.6.1 司机

现在让我们使用新的Registers我们的驱动程序中的结构体。

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// Copyright 2025 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
use safe_mmio::{UniqueMmioPointer, field, field_shared};

/// PL011 UART 的驱动程序。
#[derive(Debug)]
pub struct Uart<'a> {
 registers: UniqueMmioPointer<'a, Registers>,
}

impl<'a> Uart<'a> {
 /// 为 PL011 设备构建 UART 驱动程序的新实例
 /// 给定的一组寄存器。
 pub fn new(registers: UniqueMmioPointer<'a, Registers>) -> Self {
 Self { registers }
 }

 /// 将单个字节写入 UART。
 pub fn write_byte(&mut self, byte: u8) {
 // 等待，直到 TX 缓冲区中有空间。
 while self.read_flag_register().contains(Flags::TXFF) {}

 // 写入 TX 缓冲区。
 field!(self.registers, dr).write(byte.into());

 // 等待 UART 不再繁忙。
 while self.read_flag_register().contains(Flags::BUSY) {}
 }

 /// 读取并返回一个待处理字节，或者`None`如果什么都没有
 /// 已收到。
 pub fn read_byte(&mut self) -> Option<u8> {
 if self.read_flag_register().contains(Flags::RXFE) {
 None
 } else {
 let data = field!(self.registers, dr).read();
 // TODO：检查位 8-11 中的错误情况。
 Some(data as u8)
 }
 }

 fn read_flag_register(&self) -> Flags {
 field_shared!(self.registers, fr).read()
 }
}

驱动程序不再需要任何不安全的代码！

UniqueMmioPointer是指向 MMIO 设备的原始指针的包装器，或者登记。来电者为UniqueMmioPointer::new承诺其有效并且对于给定的生命周期是唯一的，因此它可以提供安全的方法来读取和写入字段。

注意Uart::new现在安全了；UniqueMmioPointer::new反而不安全。

这些 MMIO 访问通常是一个包装器read_volatile和 write_volatile，尽管在 aarch64 上它们是在汇编中实现的解决编译器可以发出阻止的指令的错误 MMIO 虚拟化。

这field!和field_shared!内部使用宏&raw mut和 &raw const获取指向各个字段的指针而不创建中间参考，这是不合理的。

field!需要一个可变引用UniqueMmioPointer，并返回一个 UniqueMmioPointer允许有副作用的读取和写入。

field_shared!使用对任一的共享引用UniqueMmioPointer 或一个SharedMmioPointer。它返回一个SharedMmioPointer只允许纯读。

1.6.2 使用它

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

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/bare-metal/aps/safemmio/using.html

1.6.2 使用它

让我们使用我们的驱动程序编写一个小程序来写入串行控制台，然后回显传入的字节。

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#![no_main]
#![no_std]

mod asm;
mod exceptions;
mod pl011;

use crate::pl011::Uart;
use core::fmt::Write;
use core::panic::PanicInfo;
use core::ptr::NonNull;
use log::error;
use safe_mmio::UniqueMmioPointer;
use smccc::Hvc;
use smccc::psci::system_off;

/// 主 PL011 UART 的基地址。
const PL011_BASE_ADDRESS: NonNull<pl011::Registers> =
 NonNull::new(0x900_0000 as _).unwrap();

// 安全：没有此名称的其他全局函数。
#[unsafe(no_mangle)]
extern "C" 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 mut uart = Uart::new(unsafe { UniqueMmioPointer::new(PL011_BASE_ADDRESS) });

 writeln!(uart, "main({x0:#x}, {x1:#x}, {x2:#x}, {x3:#x})").unwrap();

 loop {
 if let Some(byte) = uart.read_byte() {
 uart.write_byte(byte);
 match byte {
 b'\r' => uart.write_byte(b'\n'),
 b'q' => break,
 _ => continue,
 }
 }
 }

 writeln!(uart, "\n\nBye!").unwrap();
 system_off::<Hvc>().unwrap();
}

在 QEMU 中运行示例make qemu_safemmio在下面 src/bare-metal/aps/examples.

1.6 安全MMIO on 编程那些事儿

1.6.1 司机

1.6.1 司机

1.6.2 使用它

1.6.2 使用它