Шина I2C в Arduino: SDA, SCL, Wire.h и адреса устройств

Библиотеку I2C скачивать негде — и не нужно

Больше тысячи раз в месяц люди ищут «библиотеку I2C», «Wire.h скачать», «библиотека wire arduino». Ответ короткий: такой библиотеки в каталогах нет, потому что она приходит вместе с поддержкой платы. Достаточно строки #include <Wire.h> — файл уже лежит внутри установленного ядра.

Проверить это легко по нашей же статистике ошибок сборки. За два месяца в отчётах не встретилось ни одного случая «Wire.h: No such file or directory». Зато встречается другое, и постоянно:

• LiquidCrystal_I2C.h: No such file or directory — один из самых частых пропавших заголовков. Это не шина, а библиотека конкретного экрана, и вот её действительно надо ставить.
• Adafruit_I2CDevice.h: No such file or directory — тоже не шина: файл принадлежит библиотеке Adafruit BusIO, которую тянут за собой библиотеки датчиков и экранов. Trema IDE подсказывает это прямо в окне ошибки.
• 'Wire' does not name a type — а вот это вообще не про библиотеку: обычно выше по тексту потеряна строка void setup() {, и команды оказались вне функции.

Адрес устройства: 0x27, 0x3F и почему в даташите 0x4E

Адрес на этой шине семибитный: возможных значений 128, из них реально используются от 8 до 119, остальные зарезервированы. Адрес задаёт производитель микросхемы, у части модулей его можно менять перемычками или программно.

Отсюда классическая путаница: в скетче адрес один, а в документации на ту же микросхему — вдвое больший.

Адрес зависит от микросхемы: в карточке конвертера для LCD на PCF8574 указано «Адрес на шине I2C: 0x3F или 0x27 (зависит от модификации чипа)». Поэтому единственный надёжный способ узнать адрес — не гадать, а спросить у шины.

Сканер адресов: узнать, кто на шине, за одну прошивку

Сканер перебирает адреса подряд и смотрит, кто отзовётся. Библиотек для этого не нужно — только Wire, которая уже есть:

#include <Wire.h>  // библиотека шины I2C — она уже внутри ядра

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {}  // нужно только Leonardo и Micro: ждём открытия монитора
  Serial.println(F("Ищу устройства на шине I2C..."));

  int found = 0;
  for (byte address = 1; address < 127; address++) {
    Wire.beginTransmission(address);
    // endTransmission вернёт 0, если по этому адресу кто-то ответил.
    if (Wire.endTransmission() == 0) {
      Serial.print(F("Найдено устройство по адресу 0x"));
      if (address < 16) Serial.print(F("0"));  // адрес всегда из двух цифр
      Serial.println(address, HEX);
      found++;
    }
  }

  if (found == 0) {
    Serial.println(F("Никто не ответил — проверьте провода SDA и SCL"));
  }
}

void loop() {
}

Залейте скетч и откройте монитор порта на скорости 9 600 — в нём появится строка вида «Найдено устройство по адресу 0x27». Пришло «Никто не ответил» — переходите к пяти причинам ниже. Как открыть монитор, разобрано на странице Монитор порта.

В Trema IDE тот же скетч лежит готовым: Примеры → 09. Полезное → I2C_Scanner, с русскими комментариями, распиновкой для четырёх семейств плат и подсказками по типовым адресам. Ничего не надо ни искать, ни устанавливать.

Почему перебор идёт с первого адреса по 126-й, хотя по спецификации «честный» диапазон — с 8-го по 119-й? Потому что реальные устройства садятся и за его пределами: об этом прямо сказано в комментариях к штатному примеру Arduino, где диапазон сначала сузили до честного, а потом вернули обратно из-за найденного датчика с адресом 120. Сканер намеренно смотрит шире правил.

Сканер ничего не нашёл: пять причин по порядку

1. Перепутаны SDA и SCL. Самое частое. Провода одинаковые, подписи мелкие — переставьте их местами и запустите сканер снова.
2. Нет общей земли. Если модуль питается от отдельного источника, а земля не соединена, шина не работает вовсе.
3. На модуль не подано питание. И это не просто «он не отвечает»: обесточенное устройство, оставленное на шине, мешает работать всей шине целиком — так прямо написано в даташите контроллера.
4. Модуль трёхвольтовый, а плата пятивольтовая. Библиотека подтягивает линии к питанию платы, то есть к 5 В. Некоторым модулям это не нравится — нужен преобразователь уровней.
5. Слишком слабая подтяжка или слишком длинные провода. Об этом — следующий раздел.

Несколько устройств и конфликт адресов

Пока адреса разные, устройства просто вешаются на ту же пару проводов, и всё. Беда начинается, когда нужны два одинаковых модуля: адрес у них тоже одинаковый, и шина этого не разрешает — сканер увидит одно устройство вместо двух, а показания будут мешаться.

Выходов три, и они разные по цене и удобству.

• Сменить адрес на самом модуле. У части модулей для этого есть перемычки или переключатель — например, у нашего OLED адрес выбирается между 0x3C и 0x3D, и два одинаковых экрана уживаются на одной шине. У модулей нашей серии FLASH-I²C адрес меняется программно и сохраняется в памяти модуля. Важная тонкость: почти все они приезжают с завода с одинаковым адресом (обычно 0x09), поэтому подключать их к шине надо по одному, меняя адрес каждому, а уже потом собирать всё вместе.
• Поднять вторую шину на других выводах. I²C можно сделать программно на любой паре цифровых выводов — тогда два одинаковых модуля просто живут на разных шинах. Для этого есть готовые библиотеки, в том числе наша iarduino_I2C_Software; ставится из каталога libraries.trema.ru прямо из окна ошибки.
• Поставить мультиплексор — микросхему, которая по очереди подключает к плате одну из нескольких шин. Честно предупредим: сами мы такие модули не продаём.

Две Arduino по шине I2C

Плата может быть на шине не только ведущим, но и ведомым — то есть работать как датчик для другой платы. Провода: A4 — A4 (SDA), A5 — A5 (SCL), GND — GND. И два резистора 4,7 кОм с каждой линии на питание — один комплект на обе платы, а не на каждую: без них пара работает через раз ровно по той причине, что разобрана выше. Ведущий раз в полсекунды спрашивает значение:

// Ведущая плата. Раз в полсекунды спрашивает у ведомой её показание.
// Провода: A4 - A4 (SDA), A5 - A5 (SCL), GND - GND.

#include <Wire.h>

const byte SLAVE = 8;  // адрес ведомой платы

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();                      // ведущий - без адреса в скобках
  Wire.setWireTimeout(25000, true);  // не ждать дольше 25 мс и сбросить шину
}

void loop() {
  byte answered = Wire.requestFrom(SLAVE, (byte)2);

  if (answered != 2) {
    Serial.println(F("Ведомая плата не ответила"));
  } else {
    byte lo = Wire.read();           // порядок чтения задаём явно
    byte hi = Wire.read();
    int value = (int)((uint16_t)lo | ((uint16_t)hi << 8));
    Serial.print(F("Получено: "));
    Serial.println(value);
  }

  delay(500);
}

А ведомая плата отвечает по запросу, назвав себе адрес:

// Ведомая плата. Отдаёт показание датчика, когда её спросят.
// Провода: A4 - A4 (SDA), A5 - A5 (SCL), GND - GND.

#include <Wire.h>

volatile int value = 0;

void setup() {
  Wire.begin(8);            // 8 - свой адрес на шине
  Wire.onRequest(onAsk);    // что делать, когда ведущий спросит
}

void onAsk() {              // пока идёт прерывание, loop() стоит: значение неподвижно
  Wire.write(value & 0xFF);
  Wire.write((value >> 8) & 0xFF);
}

void loop() {
  int fresh = analogRead(A0);
  noInterrupts();           // запись двух байтов должна быть неделимой
  value = fresh;
  interrupts();
  delay(50);
}

Три правила, без которых эта пара работает через раз. Функция-обработчик у ведомого вызывается из прерывания, а значит внутри неё нельзя ни delay(), ни печать в монитор порта, ни обращения к шине как ведущий: всё это либо не сработает, либо подвесит обмен. Ответ ведомого ограничен теми же 32 байтами. И запись двухбайтового значения в loop() надо закрыть от прерывания — noInterrupts() перед присваиванием и interrupts() после: иначе запрос ведущего придёт между записью старшего и младшего байта, и ведомый отдаст полуобновлённое число. А в самом обработчике прятаться не от чего: пока он работает, loop() стоит.

Что купить для шины

Цены, артикулы и наличие — на 23.08.2026, магазин iarduino.ru. Модули Trema — нашего собственного производства.