RUST 实验 - RUST SSI 控制器（QTest）¶

./rust/hw/ssi/  
├── ssi_core             # ssi通用核心实现  
│   └── src  
│       ├── core.rs  
│       └── lib.rs  
├── ssi_slave            # ssi各种从机外设实现  
│   └── src  
│       ├── at24c02.rs  
│       └── lib.rs  
├── rust_spi             # ssi具体控制器实现  
│   └── src  
│       ├── bindings.rs  
│       ├── registers.rs  
│       ├── device.rs  
│       └── lib.rs  

"./hw/ssi/Kconfig"                    # SSI驱动配置，新增RUST_SPI编译项，关联Rust实现驱动  
"./hw/riscv/Kconfig"                  # RISC-V主板配置，GEVICO_G233平台新增RUST_SPI外设依赖  

"./rust/Cargo.toml"                   # 顶层workspace添加相应crate  

"./rust/hw/ssi/Kconfig"               # 添加子项  
"./rust/hw/ssi/meson.build"           # 添加子项  

"./rust/hw/ssi/rust_spi/meson.build"  # 注意添加bindgen相关  
"./rust/hw/ssi/rust_spi/Cargo.toml"   # 注意依赖相对路径层级  

"./rust/hw/ssi/rust_spi/wrapper.h"        # 专供bindgen解析的适配头，修复工具解析报错并引入标准C头文件  
"./rust/hw/ssi/rust_spi/src/bindings.rs"  # 导入bindgen生成的QEMU的C接口绑定代码，Rust通过其调用C侧接口  

"./include/hw/ssi/rust_spi.h"             # 声明C接口函数符号，供C代码调用Rust实现  
"./rust/hw/ssi/rust_spi/src/lib.rs"       # 导出Rust功能实现，对接C声明接口函数符号  

"./include/hw/riscv/g233.h"               # 声明项目相关内存映射枚举  
"./hw/riscv/g233.c"                       # 调用控制器create实现  

// QEMU 硬件抽象层  
pub struct RUSTSPIRegisters {}  // 寄存器，存放设备所有寄存器  
pub struct RUSTSPIState {}      // QOM 设备模型，存放设备运行状态  
pub struct RUSTSPIClass {}      // QOM 设备类，存放设备固定属性  

// 业务特性，强制设备挂载系统总线并规定设备唯一 ID  
trait RUSTSPIImpl: SysBusDeviceImpl + IsA<RUSTSPIState> {}  

// QEMU 框架适配层  
impl RUSTSPIClass {}                           // 保存设备 ID，调用父类初始化  
unsafe impl ObjectType for RUSTSPIState {}     // 绑定实例类对象，设备命名供 QEMU 使用  
impl RUSTSPIImpl for RUSTSPIState {}           // 定义设备 ID  
impl ObjectImpl for RUSTSPIState {}            // 绑定设备完整生命周期函数  
impl DeviceImpl for RUSTSPIState {}            // 启用设备，创建设备硬件资源  
impl ResettablePhasesImpl for RUSTSPIState {}  // 复位回调，虚拟机复位时恢复硬件初始状态  
impl SysBusDeviceImpl for RUSTSPIState {}      // 挂载设备到系统总线，绑定 MMIO 访问入口  

// QEMU 业务接口层  
impl RUSTSPIRegisters {}                       // 实现寄存器读写及复位逻辑  
impl RUSTSPIState {}                           // 实现数据收发工具函数  

// 导出设备创建函数  
pub unsafe extern "C" fn rust_spi_create()     // 创建实例化设备，供 QEMU 的 C 代码调用  

rust_spi_create  
  └> RUSTSPIState::new  
  |    └> RUSTSPIState::init  
  |         └> MemoryRegion::init_io - RUSTSPI_OPS  
  |         └> RUSTSPIRegisters - Default::default()  
  |         └> SSI_Bus::new  
  └> RUSTSPIState::sysbus_realize  
       └> RUSTSPIState::realize -> SSIBus::attach -> AT25Slave::new  

qtest_readl  -> RUSTSPI_OPS.read  -> RUSTSPIState::read  -> RUSTSPIRegisters::read  

qtest_writel -> RUSTSPI_OPS.write -> RUSTSPIState::write -> RUSTSPIRegisters::write  
  ┌-----------------------------------------------------------┘  
  └> SSI_Bus::transfer -> AT25Slave::transfer  
  └> SSI_Bus::transfer -> AT25Slave::transfer  

             sys-bus                      ssi-bus  
 risc-v --<----------->-- spi-master --<----------->-- ssi-slave  
processor                 controller                   peripheral  

    /--MOSI-<-- 8addr+8data+8data+... --<-MOSI--\  
   / /-MISO->-- 8addr+8data+8data+... -->-MISO-\ \  
SPI peripheral                            SPI controller  
   \ \-SCLK---- .12345678...12345678. ----SCLK-/ /  
    \---CS-----      NCS|NSS(CS)      -----CS---/  

pub struct SSIBus {  
    devices: Vec<Box<dyn SSISlave>>,  // 挂载的从机列表  
    current_cs: u8,                   // 当前选中片选编号  
}  

impl SSIBus {  
    pub fn new           // 创建总线，初始化设备列表及当前片选编号  
    pub fn device_count  // 统计总线上挂载的从设备数量  

    pub fn attach        // 挂载从机到总线  
    pub fn chip_select   // 切换片选信号  
    pub fn transfer      // 完成数据收发传输  
}  

pub struct AT25Slave {  
    pub cs_id   : u8,         // 绑定的片选编号  
    pub regs    : [u8; 256],  // 256 字节模拟存储区  
    pub pointer : u8,         // 内部读写地址指针  
    pub is_addr : bool,       // 标记当前字节为地址  
    pub is_write: bool,       // 写操作使能标记  
    pub is_read : bool,       // 读操作使能标记  
    pub sr      : u8,         // 设备状态寄存器  
    pub send_sr : bool,       // 标记是否输出状态寄存器  
}  

impl SSISlave for AT25Slave {  
    fn cs_id     // 返回自身片选 ID  
    fn set_cs    // 片选选中/取消选中处理  
    fn transfer  // 单字节数据收发处理  
}  

impl RUSTSPIRegisters {  

    pub(self) fn read(&mut self, offset: RegisterOffset) -> u32 {  
    }  

    pub(self) fn write(&mut self, offset: RegisterOffset, value: u32, device: &RUSTSPIState) -> bool {  
        use RegisterOffset::*;  
        match offset {  

        // 写控制寄存器，负责配置、使能，并设置相关标志。  
            CR1 => {  
                // let mut cr1 = Cr1::from(value);  
                let cr1 = Cr1::from(value);  
                match (cr1.spe(), cr1.mstr()) {  
                    (true, true) => {  
                        self.sr.set_txe(true);  
                    },  
                    (false, true) => {  
                        self.sr.set_txe(false);  
                        self.sr.set_rxne(false);  
                        self.sr.set_overrun(false);  
                    },  
                    _ => {},  
                };  
                self.cr1 = cr1  
            },  

        // 写片选寄存器，负责切换片选信号。  
            CS  => {  
                let mut ssi_bus = device.ssi_bus.borrow_mut();  
                ssi_bus.chip_select(value as u8);  
                self.cs = value;  
            },  

        // SSI 主从数据传输由写数据寄存器触发，并设置发送缓存为空和接收缓存非空的状态标志。  
            DR  => {  
                let tx_byte = value as u8;  
                let mut ssi_bus = device.ssi_bus.borrow_mut();  
                let rx_byte = ssi_bus.transfer(tx_byte);  
                self.dr = rx_byte as u32;  
                self.sr.set_txe(true);  
                self.sr.set_rxne(true);  
            },  
            SR  => {},  
        }  
        false  
    }  

}