从 TM1637 看一看非常规 I2C
背景介绍：
《看 Sugar 如何说 I2C 通信》 中 Sugar 把 I2C 的硬件知识单拿出来说了说，硬件原理是 I2C 的精髓所在。
有些芯片以“非常规方式”使用 I2C，比如本篇要说的
TM1637，懂硬件原理就能理解这种非常规软件的设计依据。本篇的另一大亮点是引入了
Proteus的使用，使用虚拟硬件一分钱不花地搞懂全部知识。
TM1637 与 TM1650
TM1637 与 TM1650 是同一厂家生产的同类芯片，主要用于驱动 8 段数码管和扫描矩阵键盘（请看 Sugar 写的《看 Sugar 讲矩阵键盘的使用》）。
Sugar 把两者的 datasheet 拿过来对比一下，一目了然两者有何区别。
1、TM1637 比 TM1650 能多驱动两个 8 段数码管。
2、两者长相不同，TM1637 脚多几根。
3、TM1650 能扫描更多的按键。
非常规 I2C 通信
一、倒序的位号
当 Sugar 看到 TM1637 的中文 datasheet 时觉得挺舒服的，看到下面的寄存器也觉得简单易懂。
然而当 Sugar 看到这个示波器波形和 I2C 总线数据时当真是晕了一下：
按 datasheet 所述，这个调亮度的应该是 0x89 怎么会是 0x91 呢？脑子里的二进制敏感神经觉得是二进制位的编号反了，一查 datasheet 果然是这样：
按照 《看 Sugar 如何说 I2C 通信》写到的常规 I2C 二进制位编排方式应为：
bit7 -> bit0 高位在左，而 TM1637 和 TM1650 都是 bit1 -> bit 8 低位在左。这就导致了按常规方法解析 TM16xx 的 I2C 数据出错。
二、TM16xx 没有“设备地址”
在搞清楚二进制位编号顺序问题后，细看数据监视过程如下：
展开一组数据，可以发现 TM16xx 驱动 8 段数码管时发送的数据是：“命令” + “数据”的形式，与 datasheet 所述一致。这就表示 TM16xx 不是 I2C 从设备，没有常规的“I2C 从设备地址”。
这种不以“从设备”身份出现在总线上的器件就比较霸道，如果要在同一总线上挂其他 I2C 设备，则 I2C 从设备地址要避开所有的命令，几乎 TM16xx 就是在说：这条 I2C 总线归我了。
搞清楚以上两点，就已经会用 TM16xx 芯片了。搞清楚之后，因为不按常规出牌的 datasheet 给数据分析带来麻烦，所以 Sugar 从常规角度按 datasheet 做了个总结，看下面这个图来做数据分析就舒服多了：
神奇的 Proteus
估计将本文看到这里的读者会对 Sugar 用虚拟硬件研究知识的方法感兴趣，下面 Sugar 就来介绍一下这套方法。
首先来看一下 Sugar 这次仿真工程的全貌，如下：
使用的是 Arduino 主控，深入研究 Arduino 的 C++ 封装对锻炼软件架构能力很有帮助。Sugar 的第一期《软件架构训练计划》以 RT-Thread 为主体，在掌握了 RT-Thread 之后，做应用层代码的目标是像 Arduino 一样易用。Arduino 在 Proteus 中的仿真比较成熟而且各种库非常多，所以在 Proteus 中做单片机编程仿真 Arduino 虚拟硬件是首选。
在本次的 Proteus 工程中 Sugar 使用了“总线”连接，目的是使图面看起来更干净，使用总线的操作过程如下：
连线拐 45 度弯的时候按住键盘上的 Ctrl 键就行。自动标号是点左面的 LBL 按钮后，按 A 键出现对话框，输入NET=P# 点 OK 后在线上点鼠标左键进行自动标号。
在 Proteus 中芯片直接搜型号就能找到，本次用到的虚拟仪器有“ I2C 总线监视器”和“示波器”，到下图所示的地方找：
关于 Proteus 的操作 Sugar 在网上找到了一份非常不错的中文教程，将在 10 月 1 日连带相关软件以及本篇的工程一起在《软件架构训练计划》群里共享。
本篇软件架构训练内容
本篇使用的 Arduino 库的 github 地址是：
https://github.com/bremme/arduino-tm1637
Sugar 用了 6 位 8 段数码管显示“1234567890”，这个库原生支持 4 位 8 段数码管，变成 6 位并且不丢显示内容的话需要做 2 处修改。Sugar 给出其中一处的提示，读者可以尝试通过架构调试锁定另一处的位置，并改之。第一处的提示如下：
如上图修改之后能显示 6 位了，超过 6 个数字要显示时会漏掉后 2 位，这就留给读者自己改吧（按架构找，不然代码太多会很痛苦，找到并改对了就锻炼了架构能力）。
至于本篇的代码，那是相当的简单，Sugar 一行都没写，只拼了 3 块积木（弄 3 块积木写这么多东西，不要打我哟），如下：
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