Два LCD на одной шине I2C: адреса A0-A2

Панель теплицы обросла вторым экраном не от жадности: главный висит в шкафу рядом с реле, а второй я вынес к двери, чтобы видеть влажность, не заходя внутрь. Первая мысль была тянуть ко второму 16x2 четыре отдельных провода — и это ровно случай, когда I2C раскрывается по-настоящему: оба модуля садятся на те же две линии, SDA и SCL, и по шине их разводит только адрес. Загвоздка в том, что по умолчанию оба переходника отвечают на один и тот же адрес, и шина получает двух собеседников с одинаковым именем.

Разводятся они перемычками A0, A1 и A2 на плате адаптера — это три адресных входа микросхемы PCF8574, задающие младшие биты адреса. У T-партии сетка от 0x20 до 0x27, у A-партии — от 0x38 до 0x3F; как отличить партии и почему большинство модулей «из коробки» отвечают на 0x27, я разбирал в уроке про выбор между 0x27 и 0x3F. Здесь практика: развести адреса двух экранов, развести их в скетче и не наступить на классические грабли конфликта.

План урока: механика перемычек и сетка адресов целиком, скетч на два объекта LiquidCrystal_I2C, ловушка двух одинаковых адресов, при которой печать уходит в один экран, и неудобное мнение — когда вместо двух 16x2 честнее поставить один 20x4. В симуляторе движок поднимает только один экран, зато адресную карту перемычек он показывает честно: ползунок крутит биты, Serial печатает готовую строку конструктора.

Механика у PCF8574 прозрачная. Адрес состоит из двух частей: фиксированной старшей, зашитой в партию чипа, и трёх младших битов, которые берутся с ножек A2, A1, A0. Разомкнутая перемычка оставляет ножку подтянутой к питанию — единица; замкнутая посадкой на землю — ноль. Считаем: все три разомкнуты, T-партия — 0x27; замкнули A0 — ноль в младшем разряде, адрес 0x26; замкнули все три — 0x20. Восемь адресов на одну партию и восемь на вторую — до шестнадцати экранов на одной шине в теории, на практике двух-трёх хватает всем.

На плате адаптера перемычки — три пары контактов с маркировкой A0, A1, A2 у самого края. Большинство модулей приходит без джамперов, замыкать придётся перемычкой мама-мама, каплей припоя или чем под рука попадётся. После настройки я пишу адрес маркером прямо на плате — через полгода угадывать его заново сомнительное удовольствие, — и проверяю сканером до сборки корпуса: стенд диагностики из урока про молчащий экран начинается со сканера, и на шине с двумя экранами он напечатает две строки с двумя разными адресами.

В скетче каждый экран — свой объект с собственным адресом: LiquidCrystal_I2C lcd1(0x26, 16, 2) и lcd2(0x27, 16, 2). Объекты независимы: у каждого свой init, свой backlight и своя раскладка строк, библиотека держит их не смешивая. На шине всё честно: каждый print превращается в пакеты на адрес конкретного объекта, и второй экран их не видит — PCF8574 откликается только на свой. Как эти пакеты выглядят побайтово, можно подсмотреть в уроке про адаптер PCF8574.

Грабля, на которой я потерял вечер при переезде панели с макетки на постоянную плату: перемычку A0 перепаяли, а в скетче остался старый адрес. Симптом получается хитрее, чем конфликт одинаковых: сканер честно показывает два устройства, но не в том сочетании, на которое рассчитан код, и один объект печатает в пустоту. Арифметика тут помогает читать показания сканера без таблицы: каждая перемычка сдвигает адрес T-партии ровно на свой бит — A0 минус единица, с 0x27 до 0x26; A1 минус два, до 0x25; A2 минус четыре, до 0x23. У A-партии тот же сдвиг идёт от 0x3F вниз: 0x3E, 0x3D, 0x3B. Замкнули не там — сканер назовёт «не тот» адрес, и это готовая диагностика, а не поломка шины. Правило у меня теперь жёсткое: любое движение паяльником возле адаптера — и следом сканер, потом правка конструктора. Число в LiquidCrystal_I2C lcd1(0x26, 16, 2) — не память о разводке, а её копия, обязанная совпадать с перемычками на плате.

После разводки адресов соберите скетч-проверку на два объекта и печатайте на каждый экран отличительную подпись — «DVER» и «GLAVNYI» — раз и навсегда. Так перепутанные объекты в коде видны за десять секунд: подпись не на том экране — конструкторы поменяны местами, а не провода. На той же шине спокойно живут и другие устройства: часы DS3231 по 0x68, барометр по своему адресу — семибитная адресация вмещает 112 устройств, и два экрана это пространство даже не будят.

С двумя модулями следите за питанием и длиной линий. Оба адаптера едят от 5 В, и подсветка каждого — свои 20-25 мА, суммарно под пятьдесят: разводите питание толстыми проводами от одного узла, а не цепочкой от модуля к модулю. Второй экран на хвосте первого ловит просадки, и это выглядит как случайные артефакты на дальнем конце шины, — родня грабле с длинными проводами из урока про диагностику молчащего экрана: для двух модулей всё то же самое, только свидетелей больше.

Вилка по току при этом шире, чем привычные 20-25 мА: подсветка одного экрана берёт 25-60 мА — у 16x2 обычно ближе к нижней границе, у 20x4 и отдельных партий все шестьдесят, и разброс зависит от партии светодиодов, а не от библиотеки. На саму шину этот ток не влияет: по SDA и SCL бегут сигнальные миллиамперы, подсветка питается своей дорожкой от VCC, мимо PCF8574. Блок питания считается на оба экрана: в худшем случае два раза по шестьдесят — 120 мА только на подсветку, плюс логика обоих адаптеров и всё, что уже висит на 5 В. При питании от USB с его 500 мА запас выходит небольшой, и его легко съест реле или сервопривод по соседству. Тускнеющая подсветка и перезагрузка в момент старта второго экрана — не глюк шины, а просадка по питанию: лечится отдельным блоком питания, а не перепайкой перемычек.

Теперь мнение, с которым можно спорить. Два 16x2 оправданы, когда экраны нужны в разных местах: панель в шкафу и индикатор у двери, прибор и дублирующее табло над проходом. Это два независимых кадра в двух точках — один 20x4 такого не умеет ни за какие деньги, ему всё равно, где висеть, но он один. Второй случай — разделение режимов: главный экран показывает состояние, второй отдаёт меню настроек; физическая развязка честнее переключаемых страниц, потому что настройки видны, пока основной прибор продолжает показывать данные.

Но если оба экрана планировалось повесить рядом, мой выбор — один 20x4. Он даёт 80 знакомест против 64 у пары 16x2, один объект в коде вместо двух, одну инициализацию, один адрес в сканере и на 20-25 мА подсветки меньше, чем пара. Раскладка на четырёх строках гибче двух независимых двухстрочных, а цена модулей различается на пару сотен рублей. Полный разбор переезда с раскладкой по строке на метрику — в уроке про LCD 2004.

И последнее, что стоит знать до покупки второго модуля: партии бывают смешанными. Первый экран у вас уже работает на 0x27 — это T-партия; новый модуль из другой поставки легко оказывается A-партией с адресом 0x3F, и план «замкни A0 и получи 0x26» превращается в «разберись, почему адреса вообще другие». Сканер после каждого нового модуля — не паранойя, а минута, которая экономит вечер; тот же эффект ловят люди, докупающие второй модуль через год, когда поставщик сменился, а чеки не сохранились.

На одной шине с двумя экранами спокойно живут часы DS3231 по 0x68, барометр и модули датчиков — семибитная адресация вмещает 112 устройств, и шесть адресов на два экрана с часами — капля. Следите за двумя вещами: чтобы ни одно устройство с жёстко зашитым адресом не пересеклось с вашим экраном, и за трафиком, когда экранов становится больше. Точечная перерисовка, на которой живёт метеостанция из итогового проекта раздела, держит шину пустой даже с двумя панелями: механика обновления только изменённых ячеек разобрана в уроке про точечную перерисовку.