目錄
1、I2C簡介
2、I2C時序單元
2.1 起始條件
2.2 終止條件
2.3 發(fā)送一個字節(jié)
2.4 接收一個字節(jié)
2.5 發(fā)送應答
2.6 接收應答
3、I2C完整時序
3.1 指定地址寫一個字節(jié)
3.2 當前地址讀一個字節(jié)
3.2?指定地址讀一個字節(jié)
4、簡單軟件I2C代碼(HAL)
4.1 軟件I2C
4.2 軟件I2C讀MPU6050寄存器
5、STM32硬件I2C
5.1 I2C外設框圖
5.2 主機發(fā)送流程圖
5.3 主機接收流程圖
6、簡單硬件I2C代碼(HAL)
7、例程下載
1、I2C簡介
2、I2C時序單元
2.1 起始條件
2.2 終止條件
2.3 發(fā)送一個字節(jié)
2.4 接收一個字節(jié)
2.5 發(fā)送應答
2.6 接收應答
3、I2C完整時序
3.1 指定地址寫一個字節(jié)
指定地址寫一個字節(jié)的時序分析如下:
如果需要連續(xù)寫多個字節(jié),只需要最后主機不需要主動拉低SDA,并且重復⑥⑦步,直到寫完所有字節(jié),再執(zhí)行⑧步即可。④~⑦步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)含義是雙方約定的,不一定是這個時序中的含義。
3.2 當前地址讀一個字節(jié)
如果主機還需要繼續(xù)接收,那么③步應答0,從機繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)(重復②,但是寄存器地址會自增),直到主機不再需要讀數(shù)據(jù),那么執(zhí)行③④步表示結(jié)束。
3.2?指定地址讀一個字節(jié)
如果主機還需要繼續(xù)接收,那么最后重復當前地址讀中的③步應答0,從機繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)(重復②,但是寄存器地址會自增),直到主機不再需要讀數(shù)據(jù),那么執(zhí)行③④步表示結(jié)束。
4、簡單軟件I2C代碼(HAL)
4.1 軟件I2C
可以看到除了結(jié)束條件,任何一個時序單元,SCL都以低電平結(jié)束,便于拼接、避免錯誤
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "Dealy.h"
//PB6和PB7配置成普通開漏輸出模式
#define SCL_PORT GPIOB
#define SDA_PORT GPIOB
#define SCL_PIN GPIO_PIN_6
#define SDA_PIN GPIO_PIN_7
/**
* 函 數(shù):I2C寫SCL引腳電平
* 參 數(shù):BitValue 協(xié)議層傳入的當前需要寫入SCL的電平,范圍0~1
* 返 回 值:無
* 注意事項:此函數(shù)需要用戶實現(xiàn)內(nèi)容,當BitValue為0時,需要置SCL為低電平,當BitValue為1時,需要置SCL為高電平
*/
void MyI2C_W_SCL(uint8_t BitValue)
{
HAL_GPIO_WritePin(SCL_PORT, SCL_PIN, (GPIO_PinState)BitValue); //根據(jù)BitValue,設置SCL引腳的電平
Delay_us(10); //延時10us,防止時序頻率超過要求
}
/**
* 函 數(shù):I2C寫SDA引腳電平
* 參 數(shù):BitValue 協(xié)議層傳入的當前需要寫入SDA的電平,范圍0~0xFF
* 返 回 值:無
* 注意事項:此函數(shù)需要用戶實現(xiàn)內(nèi)容,當BitValue為0時,需要置SDA為低電平,當BitValue非0時,需要置SDA為高電平
*/
void MyI2C_W_SDA(uint8_t BitValue)
{
HAL_GPIO_WritePin(SDA_PORT, SDA_PIN, (GPIO_PinState)BitValue); //根據(jù)BitValue,設置SDA引腳的電平,BitValue要實現(xiàn)非0即1的特性
Delay_us(10); //延時10us,防止時序頻率超過要求
}
/**
* 函 數(shù):I2C讀SDA引腳電平
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:協(xié)議層需要得到的當前SDA的電平,范圍0~1
* 注意事項:此函數(shù)需要用戶實現(xiàn)內(nèi)容,當前SDA為低電平時,返回0,當前SDA為高電平時,返回1
*/
GPIO_PinState MyI2C_R_SDA(void)
{
GPIO_PinState BitValue;
BitValue = HAL_GPIO_ReadPin(SDA_PORT, SDA_PIN); //讀取SDA電平
Delay_us(10); //延時10us,防止時序頻率超過要求
return BitValue; //返回SDA電平
}
/*協(xié)議層*/
/**
* 函 數(shù):I2C起始
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:無
*/
void MyI2C_Start(void)
{
MyI2C_W_SDA(1); //釋放SDA,確保SDA為高電平
MyI2C_W_SCL(1); //釋放SCL,確保SCL為高電平
MyI2C_W_SDA(0); //在SCL高電平期間,拉低SDA,產(chǎn)生起始信號
MyI2C_W_SCL(0); //起始后把SCL也拉低,即為了占用總線,也為了方便總線時序的拼接
}
/**
* 函 數(shù):I2C終止
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:無
*/
void MyI2C_Stop(void)
{
MyI2C_W_SDA(0); //拉低SDA,確保SDA為低電平
MyI2C_W_SCL(1); //釋放SCL,使SCL呈現(xiàn)高電平
MyI2C_W_SDA(1); //在SCL高電平期間,釋放SDA,產(chǎn)生終止信號
}
/**
* 函 數(shù):I2C發(fā)送一個字節(jié)
* 參 數(shù):Byte 要發(fā)送的一個字節(jié)數(shù)據(jù),范圍:0x00~0xFF
* 返 回 值:無
*/
void MyI2C_SendByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t i;
for (i = 0; i < 8; i ++) //循環(huán)8次,主機依次發(fā)送數(shù)據(jù)的每一位
{
MyI2C_W_SDA(Byte & (0x80 >> i)); //使用掩碼的方式取出Byte的指定一位數(shù)據(jù)并寫入到SDA線
MyI2C_W_SCL(1); //釋放SCL,從機在SCL高電平期間讀取SDA
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL,主機開始發(fā)送下一位數(shù)據(jù)
}
}
/**
* 函 數(shù):I2C接收一個字節(jié)
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:接收到的一個字節(jié)數(shù)據(jù),范圍:0x00~0xFF
*/
GPIO_PinState MyI2C_ReceiveByte(void)
{
uint8_t i;
GPIO_PinState Byte = (GPIO_PinState)0x00; //定義接收的數(shù)據(jù),并賦初值0x00,此處必須賦初值0x00,后面會用到
MyI2C_W_SDA(1); //接收前,主機先確保釋放SDA,避免干擾從機的數(shù)據(jù)發(fā)送
for (i = 0; i < 8; i ++) //循環(huán)8次,主機依次接收數(shù)據(jù)的每一位
{
MyI2C_W_SCL(1); //釋放SCL,主機機在SCL高電平期間讀取SDA
if (MyI2C_R_SDA() == 1){Byte |= (0x80 >> i);} //讀取SDA數(shù)據(jù),并存儲到Byte變量
//當SDA為1時,置變量指定位為1,當SDA為0時,不做處理,指定位為默認的初值0
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL,從機在SCL低電平期間寫入SDA
}
return Byte; //返回接收到的一個字節(jié)數(shù)據(jù)
}
/**
* 函 數(shù):I2C發(fā)送應答位
* 參 數(shù):Byte 要發(fā)送的應答位,范圍:0~1,0表示應答,1表示非應答
* 返 回 值:無
*/
void MyI2C_SendAck(uint8_t AckBit)
{
MyI2C_W_SDA(AckBit); //主機把應答位數(shù)據(jù)放到SDA線
MyI2C_W_SCL(1); //釋放SCL,從機在SCL高電平期間,讀取應答位
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL,開始下一個時序模塊
}
/**
* 函 數(shù):I2C接收應答位
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:接收到的應答位,范圍:0~1,0表示應答,1表示非應答
*/
GPIO_PinState MyI2C_ReceiveAck(void)
{
GPIO_PinState AckBit; //定義應答位變量
MyI2C_W_SDA(1); //接收前,主機先確保釋放SDA,避免干擾從機的數(shù)據(jù)發(fā)送
MyI2C_W_SCL(1); //釋放SCL,主機機在SCL高電平期間讀取SDA
AckBit = MyI2C_R_SDA(); //將應答位存儲到變量里
MyI2C_W_SCL(0); //拉低SCL,開始下一個時序模塊
return AckBit; //返回定義應答位變量
}
4.2 軟件I2C讀MPU6050寄存器
#include "stm32f1xx_hal.h" // Device header
#include "MyI2C.h"
#include "MPU6050_Reg.h"
#define MPU6050_ADDRESS 0xD0 //MPU6050的I2C從機地址
/**
* 函 數(shù):MPU6050寫寄存器
* 參 數(shù):RegAddress 寄存器地址,范圍:參考MPU6050手冊的寄存器描述
* 參 數(shù):Data 要寫入寄存器的數(shù)據(jù),范圍:0x00~0xFF
* 返 回 值:無
*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
MyI2C_Start(); //I2C起始
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //發(fā)送從機地址,讀寫位為0,表示即將寫入
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
MyI2C_SendByte(RegAddress); //發(fā)送寄存器地址
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
MyI2C_SendByte(Data); //發(fā)送要寫入寄存器的數(shù)據(jù)
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
MyI2C_Stop(); //I2C終止
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050讀寄存器
* 參 數(shù):RegAddress 寄存器地址,范圍:參考MPU6050手冊的寄存器描述
* 返 回 值:讀取寄存器的數(shù)據(jù),范圍:0x00~0xFF
*/
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
MyI2C_Start(); //I2C起始
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //發(fā)送從機地址,讀寫位為0,表示即將寫入
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
MyI2C_SendByte(RegAddress); //發(fā)送寄存器地址
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
MyI2C_Start(); //I2C重復起始
MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01); //發(fā)送從機地址,讀寫位為1,表示即將讀取
MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
Data = MyI2C_ReceiveByte(); //接收指定寄存器的數(shù)據(jù)
MyI2C_SendAck(1); //發(fā)送應答,給從機非應答,終止從機的數(shù)據(jù)輸出
MyI2C_Stop(); //I2C終止
return Data;
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050初始化
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:無
*/
void MPU6050_Init(void)
{
/*MPU6050寄存器初始化,需要對照MPU6050手冊的寄存器描述配置,此處僅配置了部分重要的寄存器*/
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01); //電源管理寄存器1,取消睡眠模式,選擇時鐘源為X軸陀螺儀
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00); //電源管理寄存器2,保持默認值0,所有軸均不待機
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09); //采樣率分頻寄存器,配置采樣率
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06); //配置寄存器,配置DLPF
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18); //陀螺儀配置寄存器,選擇滿量程為±2000°/s
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18); //加速度計配置寄存器,選擇滿量程為±16g
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050獲取ID號
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:MPU6050的ID號
*/
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I); //返回WHO_AM_I寄存器的值
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050獲取數(shù)據(jù)
* 參 數(shù):AccX AccY AccZ 加速度計X、Y、Z軸的數(shù)據(jù),使用輸出參數(shù)的形式返回,范圍:-32768~32767
* 參 數(shù):GyroX GyroY GyroZ 陀螺儀X、Y、Z軸的數(shù)據(jù),使用輸出參數(shù)的形式返回,范圍:-32768~32767
* 返 回 值:無
*/
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ,
int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{
uint8_t DataH, DataL; //定義數(shù)據(jù)高8位和低8位的變量
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H); //讀取加速度計X軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L); //讀取加速度計X軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccX = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H); //讀取加速度計Y軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L); //讀取加速度計Y軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccY = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H); //讀取加速度計Z軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L); //讀取加速度計Z軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccZ = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H); //讀取陀螺儀X軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L); //讀取陀螺儀X軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroX = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H); //讀取陀螺儀Y軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L); //讀取陀螺儀Y軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroY = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H); //讀取陀螺儀Z軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L); //讀取陀螺儀Z軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroZ = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
}
5、STM32硬件I2C
5.1 I2C外設框圖
5.2 主機發(fā)送流程圖
5.3 主機接收流程圖
總之,就是看上去比較復雜,實際上只需要寫入控制寄存器CR或者數(shù)據(jù)寄存器DR,就可以控制時序單元的產(chǎn)生;時序單元發(fā)生后,查看相應的EV事件(檢查狀態(tài)寄存器SR),等待時序單元完成依次循環(huán),也就是操作----等待----操作----等待......
6、簡單硬件I2C代碼(HAL)
#include "stm32f1xx_hal.h" // Device header
#include "MPU6050_Reg.h"
#define MPU6050_ADDRESS 0xD0 //MPU6050的I2C從機地址
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
static I2C_HandleTypeDef* hi2c_MPU6050 = &hi2c1;
/**
* 函 數(shù):MPU6050寫寄存器
* 參 數(shù):RegAddress 寄存器地址,范圍:參考MPU6050手冊的寄存器描述
* 參 數(shù):Data 要寫入寄存器的數(shù)據(jù),范圍:0x00~0xFF
* 返 回 值:無
*/
void MPU6050_WriteReg(uint8_t RegAddress, uint8_t Data)
{
//MyI2C_Start(); //I2C起始
//MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //發(fā)送從機地址,讀寫位為0,表示即將寫入
//MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
//MyI2C_SendByte(RegAddress); //發(fā)送寄存器地址
//MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
//MyI2C_SendByte(Data); //發(fā)送要寫入寄存器的數(shù)據(jù)
//MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
//MyI2C_Stop(); //I2C終止
HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c_MPU6050, MPU6050_ADDRESS, (uint8_t*)RegAddress, 1, 10000);
HAL_I2C_Master_Transmit(hi2c_MPU6050, MPU6050_ADDRESS, &Data, 1, 10000);
//或者直接指定地址寫:
//HAL_I2C_Mem_Write(hi2c_MPU6050, MPU6050_ADDRESS, RegAddress, 1, &Data, 1, 10000);
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050讀寄存器
* 參 數(shù):RegAddress 寄存器地址,范圍:參考MPU6050手冊的寄存器描述
* 返 回 值:讀取寄存器的數(shù)據(jù),范圍:0x00~0xFF
*/
uint8_t MPU6050_ReadReg(uint8_t RegAddress)
{
uint8_t Data;
//MyI2C_Start(); //I2C起始
//MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS); //發(fā)送從機地址,讀寫位為0,表示即將寫入
//MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
//MyI2C_SendByte(RegAddress); //發(fā)送寄存器地址
//MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
//MyI2C_Start(); //I2C重復起始
//MyI2C_SendByte(MPU6050_ADDRESS | 0x01); //發(fā)送從機地址,讀寫位為1,表示即將讀取
//MyI2C_ReceiveAck(); //接收應答
//Data = MyI2C_ReceiveByte(); //接收指定寄存器的數(shù)據(jù)
//MyI2C_SendAck(1); //發(fā)送應答,給從機非應答,終止從機的數(shù)據(jù)輸出
//MyI2C_Stop(); //I2C終止
HAL_I2C_Mem_Read(hi2c_MPU6050, MPU6050_ADDRESS, RegAddress, 1, &Data, 1, 10000);
return Data;
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050初始化
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:無
*/
void MPU6050_Init(void)
{
/*MPU6050寄存器初始化,需要對照MPU6050手冊的寄存器描述配置,此處僅配置了部分重要的寄存器*/
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_1, 0x01); //電源管理寄存器1,取消睡眠模式,選擇時鐘源為X軸陀螺儀
MPU6050_WriteReg(MPU6050_PWR_MGMT_2, 0x00); //電源管理寄存器2,保持默認值0,所有軸均不待機
MPU6050_WriteReg(MPU6050_SMPLRT_DIV, 0x09); //采樣率分頻寄存器,配置采樣率
MPU6050_WriteReg(MPU6050_CONFIG, 0x06); //配置寄存器,配置DLPF
MPU6050_WriteReg(MPU6050_GYRO_CONFIG, 0x18); //陀螺儀配置寄存器,選擇滿量程為±2000°/s
MPU6050_WriteReg(MPU6050_ACCEL_CONFIG, 0x18); //加速度計配置寄存器,選擇滿量程為±16g
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050獲取ID號
* 參 數(shù):無
* 返 回 值:MPU6050的ID號
*/
uint8_t MPU6050_GetID(void)
{
return MPU6050_ReadReg(MPU6050_WHO_AM_I); //返回WHO_AM_I寄存器的值
}
/**
* 函 數(shù):MPU6050獲取數(shù)據(jù)
* 參 數(shù):AccX AccY AccZ 加速度計X、Y、Z軸的數(shù)據(jù),使用輸出參數(shù)的形式返回,范圍:-32768~32767
* 參 數(shù):GyroX GyroY GyroZ 陀螺儀X、Y、Z軸的數(shù)據(jù),使用輸出參數(shù)的形式返回,范圍:-32768~32767
* 返 回 值:無
*/
void MPU6050_GetData(int16_t *AccX, int16_t *AccY, int16_t *AccZ,
int16_t *GyroX, int16_t *GyroY, int16_t *GyroZ)
{
uint8_t DataH, DataL; //定義數(shù)據(jù)高8位和低8位的變量
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_H); //讀取加速度計X軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_XOUT_L); //讀取加速度計X軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccX = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_H); //讀取加速度計Y軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_YOUT_L); //讀取加速度計Y軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccY = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_H); //讀取加速度計Z軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_ACCEL_ZOUT_L); //讀取加速度計Z軸的低8位數(shù)據(jù)
*AccZ = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_H); //讀取陀螺儀X軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_XOUT_L); //讀取陀螺儀X軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroX = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_H); //讀取陀螺儀Y軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_YOUT_L); //讀取陀螺儀Y軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroY = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
DataH = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_H); //讀取陀螺儀Z軸的高8位數(shù)據(jù)
DataL = MPU6050_ReadReg(MPU6050_GYRO_ZOUT_L); //讀取陀螺儀Z軸的低8位數(shù)據(jù)
*GyroZ = (DataH << 8) | DataL; //數(shù)據(jù)拼接,通過輸出參數(shù)返回
}
7、例程下載
鏈接:https://pan.baidu.com/s/1XFT_WHGA8Nsf7Q52niipnw?pwd=1145?
提取碼:1145文章來源:http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-854852.html
師承江科大,大部分截圖為江科大PPT截圖修改,例程由江科大標準庫代碼改為HAL庫文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-854852.html
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