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Rust Embedded Grundlagen für Anwender

Rust Embedded Grundlagen für Anwender

Ein Intermediate-Kurs für Entwicklerinnen und Entwickler mit Rust-Erfahrung, die zuverlässige Firmware auf echter Hardware erstellen möchten. Teilnehmende lernen das Embedded-Rust-Ökosystem kennen, arbeiten mit gängigen Peripherien, entwerfen sichere, nebenläufige Aufgaben und debuggen direkt auf dem Zielsystem.

Was werden Sie lernen?

Sie wechseln von Desktop-Rust zu Embedded-Zielen, verstehen Speicher- und Timing-Restriktionen, nutzen Hardware Abstraction Layers und strukturieren Anwendungen für Zuverlässigkeit. Sie konfigurieren Peripherie, gehen sicher mit Interrupts um und etablieren einen reproduzierbaren Build-, Test- und Debug-Workflow auf dem Gerät.

Nach diesem Training können Sie sicher:

• Das Embedded-Rust-Ökosystem navigieren, inklusive cortex-m, HALs und Board Support Packages

• no_std Firmware bauen, Speicherlayout verstehen sowie Panic- und Logging-Verhalten konfigurieren

• GPIO, Timer, UART, I2C und SPI über sichere Abstraktionen ansteuern

• Nebenläufigkeit mit Interrupts sowie Frameworks wie RTIC oder Embassy strukturieren

• Mit probe-rs und defmt auf dem Target debuggen und sinnvolle Assertions nutzen

• Firmware paketieren und über Versionierung, Konfiguration und reproduzierbare Builds übergeben

Voraussetzungen:

• Solide Rust-Kenntnisse inkl. Ownership, Traits und Generics

• Grundwissen zu Mikrocontrollern und digitalem I/O

• Ein unterstütztes Dev-Board ist hilfreich, aber nicht zwingend

Kursübersicht*:

*Wir wissen, dass jedes Team eigene Bedürfnisse und Spezifikationen hat. Deshalb können wir die Schulungsübersicht nach Bedarf anpassen.

Modul 1: Embedded-Rust-Ökosystem und Projektsetup

  • Zielauswahl, Toolchains und Cross-Kompilierung
  • no_std, alloc, Speicherlayout und Linker-Grundlagen
  • Panic-Strategien, defmt Logging und Feature-basierte Konfiguration
  • Board Support Packages vs. Hersteller-HALs

Modul 2: Sicheres I/O mit HALs

  • GPIO Ein- und Ausgänge, Entprellen und Signalführung
  • Timer für Delays, Zeitmessung und periodische Tasks
  • Clocking verstehen und Auswirkungen auf Timing und Energiebedarf
  • Gerätetreiber strukturieren und Hardware sauber von Anwendungslogik trennen

Modul 3: Serielle Kommunikation und Sensoren

  • UART für Logs und einfache Protokolle
  • I2C und SPI Transaktionen, Adressierung und Fehlerbehandlung
  • Einbinden eines Sensors oder Peripheriegeräts über vorhandene Treiber
  • Durchsatz, Buffering und Backpressure pragmatisch lösen

Modul 4: Interrupts und Task-Architektur

  • Interrupt-Sicherheit, Critical Sections und geteilte Zustände
  • Nebenläufigkeitsmodelle mit RTIC oder Embassy im Überblick
  • DMA einsetzen, um Timing zu entlasten
  • Kleiner Event-Loop mit klaren Ownership-Grenzen

Modul 5: On-Target Testen und Debuggen

  • probe-rs Workflow für Flashing und Breakpoints
  • Logs und Metriken mit defmt lesen
  • Assert-, unwrap- und Fehlersstrategien, die auf MCUs sicher sind
  • Minimal-Traces für Post-Mortem-Analysen erfassen

Modul 6: Power, Performance und Robustheit

  • Sleep-Modes, Clock-Gating und praktische Stromspar-Tipps
  • Watchdog, Fault-Handling und Brownout-Szenarien
  • Speicherbedarf, Stack-Dimensionierung und Fragmentierung vermeiden
  • Einfache Performance-Messungen und sinnvolles Optimieren

Modul 7: Packaging und Konfigurationsmanagement

  • Reproduzierbare Builds, Profile und Linker-Settings
  • Konfiguration via Features und Build-Time-Parametern
  • Versionierung, Change Notes und Artefakte für die Übergabe
  • Dokumentation für Betrieb und Wartung

Modul 8: Alles zusammen in einer kleinen Anwendung

  • Minimalen Funktionsumfang definieren und auf Tasks und Peripherie abbilden
  • I/O, Timing und einen Kommunikationskanal verdrahten
  • Logging, einfache Fehlerbehandlung und Health-Check ergänzen
  • Kurze Checkliste für Flashing, Smoke-Test und Release vorbereiten

Praxisnahes Lernen mit erfahrenen Trainern an Ihrem Standort für Organisationen.

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