Адреса I2C-модулей: таблица популярных датчиков

Пять модулей для метеостанции приехали одной посылкой: LCD1602 с переходником, экранчик OLED на 0,91 дюйма, часы DS3231, датчик давления BME280 и гироскоп MPU6050. Я развесил всех на одной шине и запустил сканер из урока про поиск адресов — тот самый, что живёт у меня в закладках с 2019 года. Сканер напечатал четыре адреса: 0x27, 0x3C, 0x68, 0x76. Пять модулей, четыре адреса — и ни одна программа в мире не подпишет, где чей дом: сканер видит только номера.

Хуже было с 0x68: кандидатов на этот адрес у меня оказалось двое — часы и гироскоп, у обоих он прошит производителем. В этом уроке я собрал свою адресную книгу: кто обычно живёт на каждом номере, какие модули сталкиваются лбами на одной шине и как их разводить по разным квартирам. Сканер даёт список адресов за секунду, а вот понять, что за модуль прячется за 0x68, — уже работа для этой таблицы.

Сначала деталь, на которой я споткнулся первым. Адрес I2C-устройства занимает семь бит — от 0x03 до 0x77, и библиотека Wire ждёт именно семибитный вид: beginTransmission(0x68). Но в старых даташитах и в памятках к китайским модулям часто написано восьмибитное число: те же часы фигурируют там как 0xD0 для записи и 0xD1 для чтения. Это не другой адрес, а тот же, сдвинутый на бит влево: старшие семь бит — адрес, самый младший бит — направление обмена, и Wire выставляет его сама.

Отсюда моё правило на всю жизнь: если в источнике два соседних числа, отличающихся только последним битом, дели большее пополам. Модуль, который в статье числится как 0x4E/0x4F, после деления превращается в знакомый 0x27 — да это же LCD-переходник. Память, записанная как 0xA0/0xA1, на самом деле живёт на 0x50. Проверить себя легко сканером: настоящий адрес всегда попадает в диапазон до 0x77, а «раздутый» восьмибитный сразу выдаёт себя значениями выше — на живой шине выше 0x77 никто не прописан.

Если вся эта история с пинами A4/A5, подтяжками и диапазоном адресов для вас с нуля — начните с первого урока раздела про шину I2C, а потом возвращайтесь: таблица ниже станет логичным продолжением.

Кстати, о скорости опроса. Одна проба адреса — это START, байт адреса, подтверждение и STOP; при 100 кГц на неё уходит около трети миллисекунды. Полный прогон по 117 адресам занимает десятки миллисекунд чистой шины, так что даже с паузами между находками сканер укладывается в секунду. Мой вывод простой: просканировать шину можно хоть в каждом проходе loop() отладочной сборки — это не та операция, которую нужно беречь.

Таблица читается так: слева — точный адрес или диапазон, внутри которого модуль может оказаться в зависимости от джамперов. У переходника PCF8574 три ножки A0–A2 дают восемь позиций подряд: замкнул одну — и вместо 0x27 получите 0x26. У памяти 24Cxx та же система с тремя ножками. А вот OLED и часы обычно идут с заводским адресом без вариантов — поэтому в книге они указаны одним числом, а не диапазоном.

Сверяясь с таблицей, держите в голове, что у одного типа модулей бывают разные партии. Тот же датчик света BH1750 у одних продавцов отвечает на 0x23, у других — на 0x5C: решает ножка ADDR на плате. Так что адресная книга — это прицел, а сканер — выстрел: книга сужает список кандидатов, сканер называет победителя. Мой порядок не меняется годами: подключил, просканировал, сверился с таблицей, записал найденный адрес комментарием в шапку скетча — через полгода благодарил себя за эту строчку.

Теперь про столкновения. Адрес 0x68 — самый конфликтный: на нём прописаны и часы DS1307/DS3231, и гироскоп-акселерометр MPU6050. Я однажды повесил обоих рядом — и получил кашу: сканер видел один адрес, байты часов перемешивались с байтами гироскопа, а время в проекте с DS3231 жило своей жизнью. Диагноз ставится быстро: если на шине обнаружился 0x68, а вы помните про двух кандидатов — это они делят одну квартиру.

Разводить соседей нужно через ножку выбора адреса, и двигают обычно того, у кого она есть. У DS3231 на готовом модуле никаких джамперов нет — адрес намертво 0x68. Зато у MPU6050 есть ножка ADO: притяните её к питанию — и гироскоп переедет на 0x69, унося конфликт с собой. То же у датчиков давления: ножка SDO выбирает между 0x76 и 0x77. Моё правило простое: модуль без ножек выбора — неприкосновенен, переезжает тот, кто умеет. Проверка после переезда — всё тот же сканер: на шине должны появиться оба адреса, 0x68 и 0x69, и на каждом — один жилец.

Пара слов про экраны, потому что там конфликт неочевиден. OLED на SSD1306 занимает 0x3C (когда и 0x3D — об этом в уроке про первый OLED), а LCD-переходники второй партии, на PCF8574A, раскидались по диапазону 0x38–0x3F. Если у такого переходника джамперы выставлены на 0x3C — два дисплея дерутся за один адрес; я честно ловил эту пару на своём столе: экраны по очереди показывали куски чужого текста. С LCD на 0x27 такая беда не случится — это чужой диапазон.

Когда развести нечем — у всех участников адрес прошит без ножек выбора — зовут тяжёлую артиллерию: мультиплексор TCA9548A. Он сам сидит на 0x70–0x77 и подключает к мастеру до восьми одинаковых датчиков по очереди, по одной внутренней шине за раз. Для пары модулей это оверкилл, для восьми одинаковых BH1750 — единственный способ. И ещё деталь напоследок: диапазон PCF8574 начинается с 0x20, а фотодатчик BH1750 со своим дефолтным 0x23 сидит прямо внутри него. По умолчанию переходник на 0x27 — мир, но переставьте его джамперы на 0x23 — и производители, не думавшие друг о друге, столкнутся на вашей макетке.

По строкам. scan() гонит пару beginTransmission/endTransmission по каждому адресу от 0x08 до 0x77 — младшие номера пропускаю сознательно: они зарезервированы стандартом под служебные цели, и устройства там встречаются только в экзотике. Каждый отклик запоминается в массив found[], а счётчик живёт в отдельной переменной — так потом несложно напечатать и список, и итог.

whoIs() — адресная книга в форме switch: она печатает предположение, а не истину. Случай 0x68 подписан двояко — до нажатия ADO не угадаешь, часы это или гироскоп. Ведущий ноль в печати if (found[i] < 16) добавляет малозаметную, но важную вещь: без него адрес 0x07 печатался бы как 0x7, и глаза при сверке с заметками цепляются хуже.

Такая связка — сканер плюс адресная книга — закрывает девять случаев из десяти. Нашёл 0x27 — подставляй адрес в LCD-скетч; нашёл 0x50 — перед тобой память вроде той, что мы трогали в уроке про EEPROM; нашёл 0x68 — уточняй, часы это или гироскоп. Десятый случай, когда адресов на всех не хватило, лечится джамперами или мультиплексором — о нём будет отдельный урок в этом разделе. Мою бумажную версию таблицы, полсотни адресов на листе А5, я распечатал один раз и подклеил внутрь коробки с макетками — дешевле, чем гуглить каждый раз.

А следующий урок я посвятил анатомии самой библиотеки Wire: что делает begin(), куда падают байты от write() и почему на линиях ничего не происходит до endTransmission().