組み込み Rust を始める（probe-rs と最小プロジェクト）

このページは、組み込み Rust を「実機で動かす」ところまでを最短距離で案内する入門ガイドです。 主に Cortex-M 系 MCU（STM32 / nRF52 / RP2040 など）を想定しますが、考え方は他のターゲットでも役立ちます。

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ゴール（このページでできるようになること）

• Rust のクロスコンパイル用ターゲットを追加できる
• cargo generate でテンプレからプロジェクトを作れる
• probe-rs でフラッシュ書き込み・実行できる
• defmt + RTT によるログ出力の基本が分かる
• よくある詰まりポイントを切り分けられる

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前提（ハードウェア・環境）

推奨ハードウェア

• デバッグプローブ（例: ST-Link / J-Link / CMSIS-DAP など）
• 対応ボード（例: Nucleo, Discovery, nRF DK 等）

以降の手順は「プローブで書き込み・デバッグできる」構成を前提にします。 USB シリアル（UART）だけでも開発は可能ですが、最初はプローブがある方が圧倒的に楽です。

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1. 必要ツールのインストール

1.1 Rust（rustup）

Rust を未導入なら rustup を使うのが標準です。

• https://rustup.rs/

導入確認:

rustc -V
cargo -V

1.2 クロスコンパイル用ターゲット

Cortex-M4F/M7F などでよく使う例（FPU あり）:

rustup target add thumbv7em-none-eabihf

どれを選ぶかは MCU のコア種別 + FPU の有無 で判断します。

• Cortex-M0/M0+: thumbv6m-none-eabi
• Cortex-M3: thumbv7m-none-eabi
• Cortex-M4/M7（FPUなし）: thumbv7em-none-eabi
• Cortex-M4F/M7F（FPUあり）: thumbv7em-none-eabihf

1.3 probe-rs（フラッシュ・デバッグ）

cargo install probe-rs-tools

確認:

probe-rs --version
probe-rs list-probes

1.4 cargo-generate（テンプレから雛形作成）

cargo install cargo-generate

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2. プロジェクトを作る

ゼロから memory.x やリンカ設定を書くのは、最初はつらいです。 テンプレを使って「動く構成」を作るのがおすすめです。

cargo generate --git https://github.com/rust-embedded/cortex-m-quickstart

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3. 最小構成の理解

3.1 Cargo.toml（依存関係）

[package]
name = "blinky"
version = "0.1.0"
edition = "2021"

[dependencies]
cortex-m = "0.7"
cortex-m-rt = "0.7"
defmt = "1"
defmt-rtt = "1"
panic-probe = { version = "1", features = ["print-defmt"] }

3.2 src/main.rs（最小プログラム）

#![no_std]
#![no_main]

use cortex_m_rt::entry;

use defmt_rtt as _;
use panic_probe as _;

#[entry]
fn main() -> ! {
    defmt::info!("Hello, embedded Rust!");

    loop {
        // メイン処理をここに書く
    }
}

重要な3点:

1. #![no_std]: 標準ライブラリなしで動かす
2. #![no_main]: OS 前提の fn main() を使わない
3. #[entry] fn main() -> !: 終了しないエントリポイント

3.3 memory.x（メモリマップ）

メーカーのハードウェアマニュアルを読み MCU に合わせて必ず確認してください。

MEMORY
{
  FLASH : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 512K
  RAM   : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 128K
}

3.4 .cargo/config.toml

[build]
target = "thumbv7em-none-eabihf"

[target.thumbv7em-none-eabihf]
runner = "probe-rs run --chip STM32F407VGTx"
rustflags = [
  "-C", "link-arg=-Tlink.x",
]

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4. ビルドする

cargo build

リリースビルド:

cargo build --release

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5. 書き込み・実行

チップ名を調べる

probe-rs chip list

実行

cargo run --release

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6. よくあるトラブルシューティング

probe-rs list-probes で何も出ない

• プローブが接続されているか確認
• USB ケーブルが充電専用でないか確認
• Linux の場合、udev ルールの導入を検討

error: linking with … failed

• memory.x が存在しパスが正しいか確認
• ターゲットとリンカ設定の整合を確認

can’t find crate for core

rustup target add thumbv7em-none-eabihf

実行するとすぐ HardFault

• memory.x の FLASH/RAM サイズ・アドレスをデータシートと照合
• HAL の初期化が正しいか確認

defmt のログが出ない

• defmt_rtt as _; があるか確認
• defmt::info!("boot"); を main の最初に置く

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7. 次の一歩

1. GPIO 出力（LED 点滅）
2. タイマ割り込み（一定周期処理）
3. UART / I2C / SPI（センサ読み取り）
4. 低消費電力、ウォッチドッグ
5. ログ設計（defmt のレベル、panic の扱い）

「あなたのボード名 + HAL crate + blinky」でサンプルを探し、最小構成に HAL を足す形で進めるのがおすすめです。