Сканер видит 0x27, а модуль молчит: разбор ответа

Экран на переходнике, четыре провода, сканер бодро печатает «устройство на 0x27» — а на стекле ни одного пикселя. Дальше обычно начинается хаос: люди перепрошивают плату пять раз, переустанавливают библиотеку, меняют проводки по кругу и теряют вечер на модуле, у которого каждый чип жив-здоров. Противоречия тут нет: сканер разговаривал не с экраном, а с соседним чипом на той же плате. Понимание этого факта экономит больше времени, чем любая библиотека, — на типовом модуле I2C-экрана их два, и судьбы у них разные.

Этот урок вырос из коробки с десятком экранов, купленных в разные годы у разных продавцов. Половина из них отвечает на 0x27, треть — на 0x3F, один экземпляр после моей же пайки переехал на 0x24 и три недели считался бракованным. Ни один не был мёртв. Каждый раз спасителем оказывался один и тот же набор: сканер, вольтметр, ручка контраста и понимание, кто из двух чипов кому отвечает. Соберу этот набор в порядок проверки, который стоит распечатать и повесить над столом.

Разбираю здесь всю цепочку от переходника к стеклу: почему чип отвечает, а кристалл молчит, при каком питании они расходятся во мнениях, за что отвечает подстроечник и как перемычки A0–A2 двигают адрес. Базовую механику сканера показывал урок про поиск устройств — опираюсь на неё и не пересказываю.

Экран 1602 с I2C-переходником — это стеклянный HD44780 с контроллером плюс восьмибитный расширитель PCF8574, который переводит два провода шины в восемь ножек экрана. Адрес 0x27 принадлежит переходнику: именно он подтверждает адресное слово, именно его видит сканер. Стекло шины не касается — оно слушает свой параллельный порт, и умеет ли оно показывать, по шине не проверишь никак. Пустой пакет с адресом 0x27 ACK-ает переходник даже тогда, когда кристалл мёртв, шлейф перекошен и подстроечник выкручен в ноль.

Отсюда первый рабочий вывод: сканер отвечает за половину диагностики. Он доказывает, что провода, земля и подтяжки в порядке — до переходника сигнал дошёл. Всё, что правее переходника, шиной не измеряется: контраст подстраивается аналоговой ручкой, питание стекла живёт на своей ножке, контакт шлейфа — механика. Зато у этой пары есть характерная развилка по напряжению: PCF8574 по даташиту работает от 2,5 до 6 В, а кристаллу HD44780 нужны полные 5 В. Сажаете модуль на 3,3 В — переходник честно ACK-ает, стекло честно пустое. Симптом «сканер видит, экран молчит» при питании от 3,3-вольтовой платы — почти всегда эта пара чисел.

Подстроечник контраста на переходнике — единственная ручка, которую шина не крутит: это аналоговый делитель на 10 кОм, задающий напряжение на ножке VO кристалла. Выкрученный не туда, он даёт два характерных фокуса: в одну сторону экран полностью залит квадратами, в другую — абсолютно пуст, при том что контроллер прекрасно печатает. Между этими крайностями живёт узкая зона читаемости, и на холоде она сужается: зимой уличный экран приходилось подстраивать заново при каждом минусе. Проверка занимает десять секунд: питание есть, сканер видит 0x27 — крутите ручку медленно от упора до упора, стеклу хватит одного прохода, чтобы показать строку.

Подсветка — отдельная история с тем же выводом: она не влияет на ACK. На большинстве плат светодиодная лента питается через транзистор, которым управляет ножка PCF8574, поэтому lcd.backlight() переключает её программно; на части модулей стоит перемычка, замыкающая подсветку на плюс напрямую. Ток большой по меркам модуля — 20–30 мА у 1602 и до 120 мА у 2004 — и севший блок питания иногда тянет логику, но не подсветку: чип отвечает, стекло темнеет вполнакала. Если сканер молчит при подключённой подсветке и оживает без неё — вы уже знаете, куда смотреть: в источник тока, а не в шину.

PCF8574 держит три адресных ножки — A0, A1, A2 — и складывает адрес из базы и их весов: A0 добавляет единицу, A1 двойку, A2 четвёрку. База обычной версии 0x20: замкнули A0 — модуль переехал на 0x21, только A1 — на 0x22, A2 вместе с A1 — на 0x26. На типовых платах переходников это не пины, а контактные площадки под перемычку паяльником, и на дешёвых экземплярах третьей площадки нет — движутся только младшие четыре адреса. У версии PCF8574A база 0x38, и на стеклянных модулях она встречается чаще: заводская плата без единой перемычки отвечает на 0x3F. Половина историй про «экран молчит на 0x27» кончается прогоном сканера и находкой на 0x3F.

Про подтяжки — коротко, потому что симптомы другие: без них сканер молчит на всей шине, а не на одном адресе. Линии SDA и SCL должны куда-то подниматься: на переходниках и модулях часов резисторы обычно стоят на борту, чаще 4,7 кОм, у части плат 10 кОм, — урок про номиналы подтяжек считает токи и границы. Три модуля с бортовыми резисторами складываются параллельно до 1,5–3 кОм, и это по-прежнему живая шина. Если же у вас голые чипы без обвязки — читайте урок про подключение и подтяжки: там порядок сборки и прозвонка.

На живой макетке порядок проверки у меня жёсткий, от дешёвого к дорогому: питание на ножке модуля вольтметром — честные 5 В, а не просевшие 4,2, — контраст ручкой: на ножке VO при читаемой картинке обычно сидит меньше вольта, потом адрес сканером, и только потом библиотека и скетч. Меняется один фактор за прогон — иначе вы никогда не узнаете, что именно починило. Сканер в этой цепочке стоит посередине: он отделяет электрику от логики за тридцать секунд. Если 0x27 нашёлся, а стекло пустое, вы уже знаете, что искать справа от переходника: ручка контраста, 5 В на кристалле, шлейф. Первый текст на найденном модуле выводит урок про первый текст на LCD по I2C, обвязку и сборку модуля показывает урок про подключение экрана.

Отдельно про мониторы порта: если захотите завести адрес, найденный сканером, через ввод с клавиатуры — есть аккуратный приём с parseInt и проверкой буфера, его даёт урок про чтение чисел из Serial. Пустой ввод без проверки превращается в фиктивный ноль, и вы полчаса стучитесь на 0x00 — служебный адрес, куда сканер даже не заглядывает.