Rust 机器人实战 | micro:bit（一）配置环境

最近，我对孩子的 micro:bit 板子的闲置机器人小车做了 Rust 开发支持，已经实现了红外遥控、智能巡线等功能。先看看视频展示——我用 kdenlive 做的——

当初买这个机器人小车，是因为性价比比较高省钱，所以是 micro:bit 的板子。小车厂商针对硬件做了 PCA 等支持开发，自身支持 Scratch 和 MicroPython。

这个板子大家都晓得，主要是少儿教育/创客原型类应用场景。但 micro:bit v2 的硬件参数，看起来还是不错的，用于创客产品的原型验证场景——甚至做 ROS2 的部分单一功能的单节点——前提是这个节点有必要独立，都可以考虑。

系列文章分享的名字，就借鉴厂家的机器人小车概念，也称之为是 Rust 机器人实战之 micro:bit 篇吧……

本次用 Rust 开发机器人的技术分享，我没有放弃 micro:bit，而是以其开篇。大约是这样的分享顺序：

1. micro:bit，5 个分享，内容已经完成——Plasma 上开发的，但在 Windows 上已经跑通。代码没什么要修改的，就是验证一下；

2. arduino（这个是真要考虑放弃的，虽然应用场景和案例极多，但性能不上不下的，这类层级的开发板，有 micro:bit 做代表就够了，后续内容不如直接到 STM32 或 NXP）；

3. STM32 或 NXP，这部分会是主要内容；

4. Raspberry Pi，承载 ROS2，作为控制器，控制其它节点（micro:bit、STM32 或 NXP 等）。

5. 后面还会涉及 TockOS 和 DroneOS。

注1：微秒，表示百万分之一秒。Zephyr 延时 8-15 微秒，DroneOS 延时 3-5 微秒——简直是极速裸奔——听说 google 用 DroneOS 做无人机控制。

注2：应用场景是机器人小车、机械臂——不过都是玩具型的……

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Rust 开发 micro:bit？

是的，因为自 Zephyr 4.1 开始，官方对 Rust 的支持，让这一切变成了可能。

具体来说，就是基于 Zephyr RTOS 对 Rust 语言的强有力支持，和其非常全面的对板子硬件的支持。

先说板子支持：我粗略搜索求证了一下，Zephyr 4.2 中，已支持 600+ 开发板（Boards）和 150+ 扩展版（Shields），其中就包括本文中使用的 micro:bit v2。

Rust 语言在 Zephyr 项目中也是官方内部支持的。Zephyr 官方文档称其为“强有力的选择（make Rust a strong choice for projects on Zephyr）”；在 Zephyr 项目中启用 Rust 支持也很简单，主要就是配置 2 个文件：标明 `rust_cargo_application()` 和 `CONFIG_RUST=y` 即可。

目前，Zephyr 最新版本是 4.3，本次分享也是基于 Zephyr 4.3 开发。

注：Rust 在 Zephyr 中是官方支持的，而非社区。 当然支持没有 C/C++ 那么优先，Zephyr 本身是 C 开发的，C++ 的支持默认开启。 而 Rust 虽然也是官方支持，但需要开发者手动开启。

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省不了的 Zephyr 环境配置

本来不想有复制粘贴这种来自项目官网的命令行操作的，但后来想，或许贴出来就有看的程序员真的打开命令行粘贴试下，所以还是贴出来，好在命令不多——但安装的巨长耗时，希望你能忍耐。

如果要试着安装，请先“配置”一下网络，很多情况下需要从 github、azure、amazon 这几个云下载。

我个人开发机是 Plasma，但我想还是 Windows 用的程序员多，所以下面配置命令仅贴出 PowerShell 版本——需要 Windows 10/11。

如果你使用 Ubuntu、macOS，甚或是 cmd，请去 Zephyr 官网打开入门指南，全贴出来命令太多了。

非 Debian/Ubuntu 和其衍生版 Linux，需要自己转换命令——但我不确定是否能配置安装成功。

1、安装 winget

打开链接，微软官方的链接：https://aka.ms/getwinget

2、打开 PowerShell，使用 winget 安装需要的依赖项

winget install Kitware.CMake Ninja-build.Ninja oss-winget.gperf Python.Python.3.12 Git.Git oss-winget.dtc wget 7zip.7zip

注意需要“配置网络”，不然可能会有 2 个软件包不能下载。

安装完成后，记得关闭 PowerShell，然后重开才能让安装生效。如同 Ubuntu 需要执行 source 命令。

3、打开 PowerShell，切换到你希望的安装目录

python -m venv zephyrproject\.venv
zephyrproject\.venv\Scripts\Activate.ps1

4、安装 west，并通过 west 获取 Zephyr 源代码

pip install west
west init zephyrproject
cd zephyrproject
west update

需要“配置网络”，时间巨长。

5、导出 Zephyr CMake 包

west zephyr-export

会写注册表，我检查过，就两个键值。导出后，CMake 就可以自动加载构建 Zephyr 应用程序所需的样板代码。

6、使用 west 包安装 Python 依赖项

python -m pip install @((west packages pip) -split ' ')

除了安装，也会做更新——需要“配置网络”，时间巨长巨长。

7、使用 west 安装 Zephyr SDK

west sdk install -d ./

此处和官方教程不同，我使用 -d 参数指定了 SDK 的安装目录，不然默认在系统盘的个人用户主目录中。

需要“配置网络”，时间巨长巨长巨长。

安装完成后，你的 zephyrproject 和 zephyrproject/modules 目录应该是这样的——

为什么要把 modules 目录单独拿出来看？请继续往下阅读。

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启用 Rust

上面提到，Rust 虽然是 Zephyr 官方内部支持，但目前还是可选语言，默认没有启用 Rust。因此，modules 目录中，没有 lang/rust 子目录。

我们需要启用 Rust。Zephyr 中，所有的更新、编译、烧录（flash）都是通过 west 操作——若用 CMake 直接编译也行，但跟着官方走更快捷。启用 Rust 也是如此：我们先给 Zephyr 项目清单启用 Rust，然后更新 Zephyr crate 和示例代码：

west config manifest.project-filter+zephyr-lang-rust
west update

执行完成后，modules 目录就会多一个 lang/rust 子目录，其中包含 Zephyr crate：core、macros、sys，以及 build 。

环境配置到这儿就完成了。

后续步骤

一个环境配置都折腾的好累。我想，你如果跟着体验到此，估计也没有精力继续了……

耗费时间还是蛮长到漫长的。为了写此分享，我切换到 Windows 系统，从零配置，花了 5+ 小时。即使“配置”了网络，也是频繁中断……

这个机器人小车的控制，确实是玩具型的，但机器人小车不完全等同于传统玩具车。传统玩具车的灯光纯是装饰，而机器人小车行进过程中，让灯光闪起来，不仅仅是仿真或好看，更是一些功能所需——比如某些传感器需要光照；另外，对于程序运行判断也有用，甚至可以帮助调试。开发者一看灯光颜色、频次、长短等，就可以知道车辆在做、将做什么——就像程序中设置断点……

总之，机器人小车的灯光用好了，可以让玩具车非常有仪式感的——如同现在智驾都有小蓝灯。所以，下一篇就从各种灯光的控制开始。

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