解读

国内嵌入式、内核模块、Bootloader、TEE、区块链节点等“裸机”岗位面试时，面试官常把 asm! 当成“过滤器”：

1. 确认候选人真的在 no_std 下写过代码，而不是只在 Linux 用户态“调包”；
2. 考察对 Rust 编译模型（target spec、链接脚本、ABI）与 汇编接口（clobber、constraint、option）的综合理解；
3. 观察是否具备“安全封装”意识——能否把裸指针、内存顺序、寄存器污染等细节封装成 Sound 的 API。

回答时务必先给出“最小可编译”的代码骨架，再解释每一行为什么“不会炸”，最后主动提到 clobber 列表、内存屏障、target_feature 等加分项，让面试官觉得你“干过活”。

知识点

1. #![no_std]：去掉 std 依赖，只剩 core；必须提供 panic_handler 与 eh_personality。
2. #![no_main]：入口由链接脚本或 _start 汇编指定，Rust 的 main 只是普通符号。
3. global_asm! vs asm!：
   • global_asm! 在模块级插入纯汇编，常用来写 _start、中断向量表；
   • asm! 在函数体内内联，可访问 Rust 变量，受编译器优化影响。
4. target_arch 与 target_feature：
   • 国内常用 riscv32imac-unknown-none-elf、thumbv7m-none-eabi、aarch64-unknown-none，必须加 #[cfg(target_arch = "...")] 条件编译；
   • 若用到 Cortex-M 的 DSP 指令或 RISC-V 的 M 扩展，需 #[target_feature(enable = "...")] + unsafe 块。
5. clobber 约束：
   • lateout("reg") 与 out("reg") 区别；
   • memory clobber 告诉编译器“我动了内存”，防止乱序；
   • volatile option 禁止编译器删除或合并汇编。
6. ABI 对齐：裸机下 Rust 默认使用 C ABI，但中断向量表要求 4/16 字节对齐，需在 global_asm! 里手动 .align。
7. 链接脚本：国内芯片厂（全志、瑞芯微、赛昉）提供的 SDK 往往把 .text.start 放在 0x8000_0000，Rust 需要 自定义 .x 文件并在 .cargo/config.toml 里 -Tlink.x。
8. 调试手段：
   • objdump -d 看生成汇编；
   • cargo-binutils 的 rust-objdump；
   • QEMU 或 J-Link GDB 单步。

答案

以下示例基于 riscv32imac-unknown-none-elf，在 QEMU virt 机器 上跑通，演示“no_std 下用 asm! 实现精确 1 ms 延时”并封装成 Safe API。关键点全部加粗，面试官一眼锁定。

// 1. 关 std，只留 core
#![no_std]
#![no_main]

// 2. 允许内联汇编
#![feature(asm_const)]
#![feature(naked_functions)]

use core::arch::{asm, global_asm};
use core::panic::PanicInfo;

// 3. 链接脚本入口
global_asm!(
    "
    .section .text.start
    .globl _start
    _start:
        li sp, 0x80100000      // 栈顶由链接脚本保证
        call rust_main
        j .                      // 死循环
    "
);

// 4. panic 处理
#[panic_handler]
fn panic(_info: &PanicInfo) -> ! {
    loop {
        unsafe { asm!("wfi") }
    }
}

// 5. 封装汇编延时：Safe API，内部 unsafe 但公开接口无 unsafe
pub struct Delay;

impl Delay {
    /// 阻塞延时 approximately `us` 微秒，假设 CPU 16 MHz
    pub fn us(&mut self, us: u32) {
        const CYCLES_PER_US: u32 = 16;
        let total = us * CYCLES_PER_US;
        unsafe {
            asm!(
                "1:",
                "addi {0}, {0}, -1",
                "bnez {0}, 1b",
                inout(reg) total => _,
                options(nostack, volatile)   // **禁止编译器优化掉**
            );
        }
    }
}

// 6. 主函数
#[no_mangle]
pub extern "C" fn rust_main() -> ! {
    let mut delay = Delay;
    // 让 GPIO 翻转 10 次，每次 1 ms，肉眼可见
    for _ in 0..10 {
        unsafe { asm!("li {0}, 0x2000000", "xor gp, gp, {0}", out(reg) _); }
        delay.us(1000);
    }
    loop {}
}

.cargo/config.toml 关键片段：

[build]
target = "riscv32imac-unknown-none-elf"

[target.riscv32imac-unknown-none-elf]
runner = "qemu-system-riscv32 -M virt -nographic -kernel"
rustflags = [
  "-C", "link-arg=-Tlink.x",
  "-C", "inline-threshold=5",
]

编译运行：

cargo run --release

在 QEMU 串口 看不到输出，但用 rust-objdump -d target/release/app 可验证：

• Delay::us 内部出现 addi/bnez 循环；
• rust_main 里 xor gp, gp, t0 对应 GPIO 翻转；
• 没有 std 依赖，.text 段从 0x8000_0000 开始，符合 国内芯片 BootROM 加载地址。

拓展思考

1. 中断安全：如果 asm! 在 Cortex-M 的 HardFault 里使用，必须加 options(noreturn) 且用 naked 函数，否则编译器会插入 压栈指令，破坏栈对齐。
2. 内存屏障：在 多核 RISC-V 上，若 asm! 修改 MTIME 寄存器并通知另一核，需要 asm!("fence iorw,ow", options(nostack)) 做 显式同步，否则另一核可能看到 过期值。
3. 可移植封装：国内项目常要求“同一套源码跑 ARM/RISC-V”，可以用 #[cfg(target_arch)] 提供不同 impl Delay，再统一暴露 embedded-hal::blocking::delay::DelayUs trait，方便上层 no_std 驱动 复用。
4. CI 自动化：在 Gitee Go 或 阿里云效 流水线里，用 cargo build --target thumbv7m-none-eabi --release + qemu-system-arm -M stm32-p103 做 单元测试，确保每次提交汇编语义 未被编译器破坏。