Arduino - 真正的 Wire.write() 和 Wire.read() 解释的 5 个问题

Question

我用 Google 搜索了很多次，看来我不是唯一一个在真正理解 Wire.write() 和 Wire.read() 方面遇到问题的人。作为新手，我几乎从不使用别人已经编写的库，我尝试为模块创建我的类，以便真正理解这个模块是如何工作的，并学习如何使用它进行操作。我读过很少的书和太多的教程，但我可以将这些总结为两点:a) 所有教程都只是展示了如何使用这些方法的基础知识，并且 b) 它们实际上并没有解释这些步骤，就像一切都是完全不言自明的一样。说我笨，但我感觉就像有人告诉我 1 + 1 = 2，然后给了我一些多项式方程来求解 :(
所有书籍示例和几乎所有教程看起来都像这个假想的示例:

Wire.beginTransmission(Module_Address); //Use this to start transmission    
Wire.write(0); // go to first register    
Wire.endTransmission(); // end this    

//阅读

Wire.requestFrom(Module_Address, 3); //Read three registers   
Wire.read(); //Read first register   
Wire.read(); //Read second register   
Wire.read(); //Read third register

阅读就是这样。说到写作，就更糟了:

Wire.beginTransmission(Module_Address); //Use this to start transmission     
Wire.write(0); // go to first register   
Wire.write(something); //Write to first register   
Wire.write(something); //write to second register   
Wire.endTransmission(); // end this

到目前为止，使用我得到的任何模块都没有那么容易。通常，每个寄存器内部都有不止一个“选项”。例如，假设虚构模块具有如下所示的首次读取寄存器:

地址 |第 7 位 |第 6 位 |第 5 位 |第 4 位 |第 3 位 |位 2 |第 1 位 |位 0
数据字节 1 |静音。|选项 2.........|...................... 选项 3 .................. ……

要只读选项 3，我会使用此代码:

Wire.beginTransmission(module_address);    
Wire.write(0);        
Wire.endTransmission();    

Wire.requestFrom(module_address, 1);    
byte readings = Wire.read() & 0x1F; //0x1F is hexadecimal of binary 0001111 for option 3 in register 1    

问题一
Wire.read() 之后的这个“&”到底是什么意思？ (我知道它指向register中的option，但是我不是很理解这个，为什么会在那里)

问题2
为什么以前的问题没有写在任何地方？这么多的教程，这么多的书，但是我在试图弄清楚一个库是如何工作的时候偶然“发现”的。

问题3
想象一下，假设的模块在写入模式下有第三个寄存器，如下所示:

地址 |第 7 位 |第 6 位 |第 5 位 |第 4 位 |第 3 位 |位 2 |第 1 位 |位 0
数据字节 3 |写标志......|选项2…………………………选项3…………

如何在不影响选项2和选项3的情况下写flag？或者换句话说，如何写入寄存器3的写标志？如果我选择 11000000 可能会影响，因为我可能不知道选项 2 和 3 到底做什么，或者我不想干扰默认设置。

问题4
某些模块必须以二进制编码的十进制形式编写。比方说，你有一个计时器，你希望将 17 秒的倒计时设置为 0。为此，你需要写入数字 17 来注册一个，但数字应该是二进制编码的十进制。二进制编码的 17 是:0001 0111。但是当你这样做时:

Wire.beginTransmission(module_address);         
Wire.write(0);    
Wire.write(00010111);    
Wire.endTransmission();        

你得到不同的数字，13 或 10(不记得是什么数字，我知道这是错误的)。但是，进行此转换时:17/10*16 + 17%10 会写入正确的数字 17。是的，我也是无意中发现的。但是，这个等式是从哪里来的？我尽可能地搜索(显然是错误的)，但没有任何相关信息。那么，有人是怎么得出这个等式的呢？

问题5
可能是一个愚蠢的题外话问题，但是:
Arduino 库是否应该以其他人难以理解其背后的想法的方式编写？换句话说，弄清楚开发人员到底在做什么？我记得一个人用了很多乱七八糟的代码从传感器读取一些东西，然后用公式将它从二进制编码的十进制转换为打印到串行监视器，而同样的事情可以简单地完成
Serial.print(read_byte, HEX);
这并不是说我比他们更聪明(或更好)，我只是不明白为什么有人会在没有(真的)需要的情况下编写复杂的代码。

非常感谢您的帮助:)

Answer 1

问题 1. - 4.:都包含在 Bit Manipulation tutorial 中在 AVRFreaks论坛Tutorials .简而言之:

• 1) 在这种情况下，& 用于位掩码。
• 2) 如果您寻找“位操作”，那么有大量教程。
• 3) 可以通过位操作实现。如何？对于内存变量，只需使用位掩码。清除两位:var &= 0b00111111 设置两位:var |= 0b11000000。如果您没有寄存器值，则必须读取并修改并写回。如果您无法读取该值(例如，它是 eeproms 的内部地址)，您无论如何都必须在内存中拥有该值。
• 4) 在 C++ 中，以零开头的数字是八进制数。如果你想要二进制，你必须使用 0b00010111。对于 HEX 基数，您必须使用 0xFF。该教程中未明确提及，但此处均使用了这两者。
• 5) 应该尽可能清楚。但是对于没有很好的 C++ 知识的初学者来说，无论如何都很难。对我来说，阅读没有缩进的代码是最困难的，甚至最糟糕的是缩进错误、变量名错误。这些库通常由高级用户编写，因此了解所用 MCU 的数据表等背景知识并不难理解。

顺便说一句:错误的评论也不利于理解:

//0x1F is hexadecimal of binary 0001111 for option 3 in register 1

0x1F 的值绝对不是 0001111 而是 00011111(或者更好:0b00011111)