4.1 指南针

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/exercises/bare-metal/compass.html

4.1 指南针

我们将从 I2C 指南针读取方向，并把读数记录到串口。若有时间，也可以试着在 LED 上显示，或以某种方式使用按钮。

提示：

查阅 lsm303agr 与 microbit-v2 crate 的文档，以及 micro:bit 硬件说明。
LSM303AGR 惯性测量单元（IMU）接在内部 I2C 总线上。
TWI 是 I2C 的另一名称，因此 I2C 主机外设叫作 TWIM。
LSM303AGR 驱动需要实现 embedded_hal::i2c::I2c trait 的东西。 microbit::hal::Twim 结构体实现了该 trait。
你有一个 microbit::Board 结构体，包含各类引脚与外设字段。
若愿意也可查看 nRF52833 数据手册，但完成本练习并非必需。

下载练习模板，在 compass 目录中查看下列文件。

4.2 题解

Tue, 11 Aug 2026 11:30:00 +0800

译文 · 基于 Comprehensive Rust

原文链接: https://google.github.io/comprehensive-rust/exercises/bare-metal/solutions-morning.html

4.2 题解

指南针

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// Copyright 2023 Google LLC
// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
#![no_main]
#![no_std]

extern crate panic_halt as _;

use core::fmt::Write;
use cortex_m_rt::entry;
use embedded_hal::digital::InputPin;
use lsm303agr::{
 AccelMode, AccelOutputDataRate, Lsm303agr, MagMode, MagOutputDataRate,
};
use microbit::Board;
use microbit::display::blocking::Display;
use microbit::hal::twim::Twim;
use microbit::hal::uarte::{Baudrate, Parity, Uarte};
use microbit::hal::{Delay, Timer};
use microbit::pac::twim0::frequency::FREQUENCY_A;

const COMPASS_SCALE: i32 = 30000;
const ACCELEROMETER_SCALE: i32 = 700;

#[entry]
fn main() -> ! {
 let mut board = Board::take().unwrap();

 // 配置串口。
 let mut serial = Uarte::new(
 board.UARTE0,
 board.uart.into(),
 Parity::EXCLUDED,
 Baudrate::BAUD115200,
 );

 // 用系统定时器作为延时提供者。
 let mut delay = Delay::new(board.SYST);

 // 设置 I2C 控制器与惯性测量单元。
 writeln!(serial, "Setting up IMU...").unwrap();
 let i2c = Twim::new(board.TWIM0, board.i2c_internal.into(), FREQUENCY_A::K100);
 let mut imu = Lsm303agr::new_with_i2c(i2c);
 imu.init().unwrap();
 imu.set_mag_mode_and_odr(
 &mut delay,
 MagMode::HighResolution,
 MagOutputDataRate::Hz50,
 )
 .unwrap();
 imu.set_accel_mode_and_odr(
 &mut delay,
 AccelMode::Normal,
 AccelOutputDataRate::Hz50,
 )
 .unwrap();
 let mut imu = imu.into_mag_continuous().ok().unwrap();

 // 设置显示与定时器。
 let mut timer = Timer::new(board.TIMER0);
 let mut display = Display::new(board.display_pins);

 let mut mode = Mode::Compass;
 let mut button_pressed = false;

 writeln!(serial, "Ready.").unwrap();

 loop {
 // 读取指南针数据并记录到串口。
 while !(imu.mag_status().unwrap().xyz_new_data()
 && imu.accel_status().unwrap().xyz_new_data())
 {}
 let compass_reading = imu.magnetic_field().unwrap();
 let accelerometer_reading = imu.acceleration().unwrap();
 writeln!(
 serial,
 "{},{},{}\t{},{},{}",
 compass_reading.x_nt(),
 compass_reading.y_nt(),
 compass_reading.z_nt(),
 accelerometer_reading.x_mg(),
 accelerometer_reading.y_mg(),
 accelerometer_reading.z_mg(),
 )
 .unwrap();

 let mut image = [[0; 5]; 5];
 let (x, y) = match mode {
 Mode::Compass => (
 scale(-compass_reading.x_nt(), -COMPASS_SCALE, COMPASS_SCALE, 0, 4)
 as usize,
 scale(compass_reading.y_nt(), -COMPASS_SCALE, COMPASS_SCALE, 0, 4)
 as usize,
 ),
 Mode::Accelerometer => (
 scale(
 accelerometer_reading.x_mg(),
 -ACCELEROMETER_SCALE,
 ACCELEROMETER_SCALE,
 0,
 4,
 ) as usize,
 scale(
 -accelerometer_reading.y_mg(),
 -ACCELEROMETER_SCALE,
 ACCELEROMETER_SCALE,
 0,
 4,
 ) as usize,
 ),
 };
 image[y][x] = 255;
 display.show(&mut timer, image, 100);

 // 若按下按钮 A，切换到下一模式并短暂点亮全部 LED。
 if board.buttons.button_a.is_low().unwrap() {
 if !button_pressed {
 mode = mode.next();
 display.show(&mut timer, [[255; 5]; 5], 200);
 }
 button_pressed = true;
 } else {
 button_pressed = false;
 }
 }
}

#[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq)]
enum Mode {
 Compass,
 Accelerometer,
}

impl Mode {
 fn next(self) -> Self {
 match self {
 Self::Compass => Self::Accelerometer,
 Self::Accelerometer => Self::Compass,
 }
 }
}

fn scale(value: i32, min_in: i32, max_in: i32, min_out: i32, max_out: i32) -> i32 {
 let range_in = max_in - min_in;
 let range_out = max_out - min_out;
 let scaled = min_out + range_out * (value - min_in) / range_in;
 scaled.clamp(min_out, max_out)
}

4 练习 on 编程那些事儿

4.1 指南针

4.1 指南针

4.2 题解

4.2 题解

指南针