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三阶段blog

source/_posts/2024秋冬季开源操作系统训练营第三阶段总结报告-郑昱可.md

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+title: 2024秋冬季开源操作系统训练营第三阶段总结报告_郑昱可
+date: 2024-06-29 15:33:10
+categories:
+  - report
+tags:
+  - Oveln
+  - 2024春夏季开源操作系统训练营
+  - 第三阶段
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+# 内容
+
+三阶段的项目我选择了Rust for Linux驱动开发方向。
+
+具体内容是用Rust重写PL011串口驱动,并能通过跨内核驱动框架，使驱动在arceos和linux运行
+
+这次的项目基于Raspi4b or Raspi3b in Qemu进行开发。
+
+我使用的开发的仓库地址是(R4L_DRV)[https://github.com/Oveln/R4L_DRV]
+
+# 练习部分
+
+## 内容
+
+练习部分分三个
+- 用Rust for Linux写一个简单的杂项设备驱动，能做到输入和输出
+- 用跨内核驱动框架，实现一个设备驱动，能控制Raspi4b上的某个引脚，从而控制LED的亮灭
+
+## 遇到的困难
+
+此前我完全没有接触过驱动的编写，对硬件的原理知之甚少。经过很长一段时间的RTFM，以及了解硬件编程相关的知识。
+
+同时对Linux设备驱动相关的内容也进行了比较充足的了解。
+
+## 收获 
+
+练习部分的收获主要是
+- 第一次接触了Linux的设备驱动，对文件树中的/dev/xxx的设备文件有了认知
+- 更加明白了什么叫Every thing is File
+- 稍微看的懂电路原理图了x
+- 对很长的文档的恐惧逐渐消退
+
+# 实战部分:使用Rust重写PL011驱动
+
+## 问题一
+
+串口驱动的内容相较于简单的GPIO繁琐且复杂，需要我进一步的了解Linux的串口子系统tty-uart_driver-uart_port相关的注册关系。
+
+在经过一些努力
+- RTFS
+- 找网上的资料学习（特别感谢野火的文档教程
+
+这个问题逐渐的被解决了
+
+## 问题二
+
+Rust for Linux经过数年的发展，在某些方面有了完备的抽象。但这次项目所涉及的uart_driver、uart_port、console等结构体没有被支持。
+
+这个问题没什么简单的办法，在Rust for Linux社区中也没有找到好的实现。只能自己做。
+
+### 如何抽象函数指针
+
+比如，在uart_port中有很多void*类型的函数指针，如何对这些函数指针进行良好的Rust抽象就成了一大问题。
+
+我在R4L的代码中找到的解决方案是
+
+```c
+struct ops {
+    void* print_int(int)
+    void* print_char(char)
+}
+```
+
+以上代码可以通过Rust进行如下封装
+
+```rust
+pub struct OperationsVtable<T>(marker::PhantomData<T>);
+pub trait Ops {
+    fn print_int(x: i32);
+    fn print_char(x: char);
+}
+impl<T: Ops> OperationsVtable<T> {
+    unsafe extern "C" fn print_int(x: c_int) {
+        T::print_int(x);
+    }
+    unsafe extern "C" fn print_char(x: c_char) {
+        T::print_char(x);
+    }
+
+    const VTABLE: bindings::ops = bindings::ops {
+        print_int: Some(Self::print_int),
+        print_char: Some(Self::print_char)
+    };
+
+    pub(crate) unsafe fn build() -> *const bindings::ops {
+        &Self::VTABLE as *const _
+    }
+}
+
+// 在定义了上面三段后就可以定义一个自己的Ops
+
+struct MyOps;
+
+impl Ops for MyOps {
+    ...
+}
+
+// 之后想要得到MyOps的对应的C的ops结构体只需要
+
+let ops = OperationsVtable<MyOps>::build();
+
+```
+
+
+## 现在的成果和收获
+
+对Linux的C代码中的serial_core.h中的uart_driver和uart_port以及console做了比较完整的抽象。
+
+我也能够比较好的使用Rust中的Pin使数据固定在内存上的某个地方了。