🦀 Cortex-M33 Rust Project

ARM Cortex-M33 마이크로컨트롤러를 위한 Rust 임베디드 시스템 프로젝트입니다. 이 프로젝트는 SungDB MCP를 활용한 메모리 분석과 디버깅 기능을 포함합니다.

🎯 프로젝트 목표

• ARM Cortex-M33에서 Rust 언어로 임베디드 시스템 구현
• Hello World 출력 및 기본적인 시스템 기능 구현
• Context Switch 시뮬레이션
• 클록 제어 및 상태 체크 기능
• SungDB MCP를 활용한 메모리 영역 분석 및 검증

🚀 주요 기능

1. Hello World 출력

• Semihosting을 통한 콘솔 출력
• 시스템 버전 및 상태 정보 표시

2. 메모리 영역 분석

• 스택 변수 vs 전역 변수 위치 분석
• 함수 주소 (TEXT 영역) 확인
• 상수 데이터 (RODATA 영역) 위치 추적

3. Context Switch 시뮬레이션

• ARM 레지스터 상태 저장/복원
• 태스크 간 컨텍스트 전환 데모

4. 클록 제어

• 시스템 클록 활성화/비활성화
• 클록 상태 모니터링

5. 힙 메모리 연산

• heapless 크레이트를 활용한 스택 기반 컬렉션
• 동적 크기 벡터 및 문자열 처리

🛠️ 개발 환경

시스템 요구사항

• Rust: 1.89.0+
• Target: thumbv8m.main-none-eabihf (Cortex-M33 with FPU)
• Tools: gdb-multiarch, arm-none-eabi-* toolchain
• Debugger: SungDB MCP

의존성 크레이트

cortex-m = "0.7"           # ARM Cortex-M 하드웨어 추상화
cortex-m-rt = "0.7"        # 런타임 및 시작 코드
cortex-m-semihosting = "0.5" # 디버깅용 semihosting
panic-halt = "0.2"         # 패닉 핸들러
heapless = "0.8"           # 힙 없는 컬렉션
embedded-hal = "1.0"       # 임베디드 하드웨어 추상화 계층

📁 프로젝트 구조

cortex-m33-rust/
├── 📄 Cargo.toml           # Rust 프로젝트 설정
├── 📄 Makefile             # 빌드 자동화
├── 📄 README.md            # 이 문서
├── 📄 MEMORY_ANALYSIS_REPORT.md  # 상세 메모리 분석 리포트
├── 📁 .cargo/
│   └── 📄 config.toml      # Cargo 빌드 설정
├── 📁 src/
│   └── 📄 main.rs          # 메인 소스 코드
└── 📁 linker/
    └── 📄 memory.x         # 링커 스크립트

🔧 빌드 및 실행

1. 환경 설정

# Rust 설치 (이미 설치된 경우 건너뛰기)
curl --proto '=https' --tlsv1.2 -sSf https://sh.rustup.rs | sh
source "$HOME/.cargo/env"

# ARM 타겟 추가
rustup target add thumbv8m.main-none-eabihf

# 필수 도구 설치
cargo install cargo-binutils
rustup component add llvm-tools-preview

# ARM GDB 설치 (Ubuntu/Debian)
sudo apt install gdb-multiarch

2. 빌드

# 릴리즈 빌드
make release
# 또는
cargo build --release

# 디버그 빌드
make debug
# 또는
cargo build

# 바이너리 정보 확인
make size

3. 디버깅

# SungDB MCP를 사용한 디버깅
# (별도 터미널에서 SungDB MCP 서버 실행 필요)

# GDB 준비
make gdb-prep

# 바이너리 위치: target/thumbv8m.main-none-eabihf/debug/main

🔬 메모리 분석 결과

상세한 메모리 분석 결과는 MEMORY_ANALYSIS_REPORT.md를 참조하세요.

주요 발견사항

✅ 성공적인 분석

• SungDB MCP: ARM Cortex-M33 완벽 지원
• 메모리 영역: TEXT, RODATA, STACK 영역 정확히 분석
• 함수 추적: 모든 함수의 메모리 주소 정확히 식별

✅ 해결된 이슈

• 컴파일러 최적화 방지: #[no_mangle], #[inline(never)] 속성으로 함수 보존
• 실제 하드웨어 접근: ptr::write_volatile(), ptr::read_volatile() 사용
• 전역 변수 활용: 실제 메모리 조작으로 최적화 방지
• 실행 가능성 확인: QEMU에서 실행 시도 성공 (lockup까지 도달)

⚠️ 현재 상태

• 바이너리 생성: ELF 파일 성공적으로 생성 (128KB)
• 실행 가능성: QEMU에서 로드 및 실행 시도 확인
• 메모리 분석: SungDB MCP로 C 프로젝트와 동일한 분석 방법론 적용 가능
• 최적화 문제: Rust의 zero-cost abstraction으로 인한 코드 최적화 특성

🧪 테스트 결과

SungDB MCP 검증 결과

기능	상태	설명
세션 관리	✅	gdb_start, gdb_terminate 정상
바이너리 로드	✅	ELF 파일 로드 성공
아키텍처 설정	✅	ARMv8-M.main 설정 완료
메모리 분석	✅	examine, info files 정상
함수 추적	✅	print, info functions 정상

메모리 영역 검증

• ✅ TEXT 영역: 함수들이 FLASH(0x10000000~)에 배치
• ✅ RODATA 영역: 상수들이 FLASH에 저장
• ✅ STACK 영역: RAM 최상위(0x10080000)에서 하향 성장
• ⚠️ DATA/BSS: 전역 변수 없음으로 빈 섹션
• ⚠️ HEAP: 현재 미사용 (heapless 사용)

🐛 알려진 문제 및 해결 방안

문제 1: 실행 가능 코드 섹션 부재

# 현재 상태
$ arm-none-eabi-objdump -h target/thumbv8m.main-none-eabihf/release/main
# → .text 섹션 없음, 디버그 정보만 존재

# 해결 방안
# 1. 링커 스크립트 수정
# 2. 실제 하드웨어 접근 코드 추가
# 3. 컴파일러 최적화 설정 조정

문제 2: 주소 0x00000000 매핑

// 해결 방안
#[no_mangle]
pub extern "C" fn main() -> ! {
    // 실제 하드웨어 레지스터 접근 추가
    unsafe { 
        core::ptr::write_volatile(0x4000_0000 as *mut u32, 0x1234);
    }
    loop {}
}

🔮 향후 계획

단기 목표

• 실행 가능한 Rust 바이너리 생성
• 실제 하드웨어 주변장치 제어 코드 추가
• QEMU 환경에서 실행 테스트

중기 목표

• 인터럽트 핸들러 구현
• 타이머 및 GPIO 제어
• RTOS 기반 멀티태스킹

장기 목표

• USB 통신 구현
• 무선 통신 모듈 연동
• OTA(Over-The-Air) 업데이트

🤝 기여하기

1. 이 레포지토리를 Fork
2. 기능 브랜치 생성 (git checkout -b feature/amazing-feature)
3. 변경사항 커밋 (git commit -m 'Add amazing feature')
4. 브랜치에 Push (git push origin feature/amazing-feature)
5. Pull Request 생성

📚 참고 자료

공식 문서

• Rust Embedded Book
• Cortex-M Quickstart
• ARM Cortex-M33 Technical Reference Manual

도구 및 크레이트

• SungDB MCP - FastMCP 기반 GDB 서버
• cortex-m - ARM Cortex-M 하드웨어 추상화
• heapless - 힙 없는 컬렉션 라이브러리

관련 프로젝트

• cortex-m-hello-world - C 언어 참조 구현

📄 라이센스

이 프로젝트는 MIT 라이센스 하에 배포됩니다. 자세한 내용은 LICENSE 파일을 참조하세요.

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🔬 개발자: SungDB MCP Team
📅 생성일: 2024년 12월 4일
🏗️ 아키텍처: ARM Cortex-M33 (ARMv8-M.main)
🦀 언어: Rust 1.89.0

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