feat(ds18b20): порты 1-Wire для STM32G4 и STM32F4

Добавлены реализации низкоуровневой шины для STM32G431/G474 и
STM32F407VET6 с шаблонами onewire_config.h под каждый камень.
Логика повторяет порт STM32F1: открытый сток, задержки по DWT,
запрет прерываний на один тайм-слот.

Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>

c/ds18b20/README.md

@@ -24,6 +24,8 @@
 | `include/ds18b20.h`, `src/ds18b20.c` | перечень датчиков, измерения, запись TH/TL/разрешения | `onewire.h`, `stdint.h` |
 | `include/onewire.h`, `src/onewire.c` | байты и блоки, CRC8 Dallas/Maxim, обход SEARCH ROM | `stdint.h` |
 | `ports/stm32f1/` | тайминги Maxim, вывод с открытым стоком, задержки по DWT | CMSIS `stm32f10x.h` |
+| `ports/stm32g4/` | то же для STM32G431 и STM32G474 | CMSIS `stm32g4xx.h` |
+| `ports/stm32f4/` | то же для STM32F407VET6 и родственных F4 | CMSIS `stm32f4xx.h` |
 | `tests/` | симулятор шины с виртуальными датчиками и host-тесты | — |
 
 ## Порт: что нужно от платформы
@@ -60,6 +62,33 @@ uint8_t OneWire_ReadBit(void);
 
 Требуется внешняя подтяжка 4.7 кОм к питанию.
 
+### Готовые порты STM32G4 и STM32F4
+
+Логика та же, что и в порте STM32F1: открытый сток, чтение через `IDR`,
+задержки по `DWT->CYCCNT`, запрет прерываний только на один тайм-слот.
+Отличается лишь настройка вывода — у G4 и F4 это `MODER`/`OTYPER`/
+`OSPEEDR`/`PUPDR` вместо `CRL`/`CRH`, а низкий уровень выставляется
+через верхнюю половину `BSRR`.
+
+STM32G431 и STM32G474 обслуживает один порт `ports/stm32g4/`: блок GPIO и
+шина тактирования у них совпадают, различается только CMSIS-заголовок в
+`onewire_config.h`. Шаблоны лежат рядом — по одному на каждый камень:
+
+```c
+/* ports/stm32g4/onewire_config.g474.template.h */
+#include "stm32g4xx.h"
+
+#define ONEWIRE_GPIO        GPIOA
+#define ONEWIRE_PIN         1U
+#define ONEWIRE_GPIO_CLOCK  RCC_AHB2ENR_GPIOAEN   /* у F4 — RCC_AHB1ENR_GPIOAEN */
+```
+
+Порт `ports/stm32f4/` написан под STM32F407VET6 и подходит любому F4 с тем
+же блоком GPIO; тактирование включается в `RCC->AHB1ENR`.
+
+Подтяжка 4.7 кОм — внешняя и здесь: внутренняя `PUPDR` намеренно
+оставлена выключенной, её сопротивления для шины не хватает.
+
 ## Использование
 
 ```c

c/ds18b20/ports/stm32f4/onewire_config.f407.template.h

@@ -0,0 +1,26 @@
+/**
+ * @file onewire_config.f407.template.h
+ * @brief Шаблон привязки шины 1-Wire для STM32F407VET6 (порт stm32f4).
+ *
+ * Скопируйте в своё приложение под именем onewire_config.h и положите на
+ * путь поиска заголовков. Библиотека сама этот файл не подставляет:
+ * привязка выводов принадлежит плате, а не драйверу.
+ *
+ * Требуется внешняя подтяжка 4.7 кОм к питанию.
+ */
+
+#ifndef ONEWIRE_CONFIG_H
+#define ONEWIRE_CONFIG_H
+
+#include "stm32f4xx.h"
+
+/** Порт вывода шины. */
+#define ONEWIRE_GPIO        GPIOA
+
+/** Номер вывода в порту, 0..15. */
+#define ONEWIRE_PIN         1U
+
+/** Бит включения тактирования порта в RCC->AHB1ENR. */
+#define ONEWIRE_GPIO_CLOCK  RCC_AHB1ENR_GPIOAEN
+
+#endif /* ONEWIRE_CONFIG_H */

c/ds18b20/ports/stm32f4/onewire_stm32f4.c

@@ -0,0 +1,170 @@
+/**
+ * @file onewire_stm32f4.c
+ * @brief Порт шины 1-Wire на STM32F4: тайминги, вывод и задержки.
+ *
+ * Написан под STM32F407VET6 и подходит любому STM32F4 с тем же блоком GPIO:
+ * различается только CMSIS-заголовок, который подставляет onewire_config.h.
+ *
+ * Вывод постоянно настроен как выход с открытым стоком: чтение уровня
+ * выполняется через регистр IDR, поэтому переключать режим не требуется.
+ * Прерывания запрещаются только на длительность одного тайм-слота, чтобы не
+ * терять байты USART во время обмена.
+ *
+ * Привязка вывода приходит из onewire_config.h, который предоставляет
+ * приложение. Шаблон — onewire_config.f407.template.h рядом с этим файлом.
+ */
+
+#include "onewire.h"
+
+#include "onewire_config.h"
+
+#if !defined(ONEWIRE_GPIO) || !defined(ONEWIRE_PIN) || !defined(ONEWIRE_GPIO_CLOCK)
+#error "onewire_config.h должен задать ONEWIRE_GPIO, ONEWIRE_PIN и ONEWIRE_GPIO_CLOCK"
+#endif
+
+/** Длительности тайм-слотов в микросекундах согласно рекомендациям Maxim. */
+#define OW_RESET_LOW_US     480U
+#define OW_PRESENCE_WAIT_US 70U
+#define OW_RESET_TAIL_US    410U
+#define OW_WRITE1_LOW_US    6U
+#define OW_WRITE1_TAIL_US   64U
+#define OW_WRITE0_LOW_US    60U
+#define OW_WRITE0_TAIL_US   10U
+#define OW_READ_LOW_US      6U
+#define OW_READ_SAMPLE_US   9U
+#define OW_READ_TAIL_US     55U
+
+/** Число тактов ядра на микросекунду; заполняется в OneWire_Init. */
+static uint32_t g_cycles_per_us = 168U;
+
+/**
+ * @brief Переводит вывод шины в активный низкий уровень.
+ */
+static void ow_drive_low(void)
+{
+    ONEWIRE_GPIO->BSRR = (uint32_t)(1UL << (ONEWIRE_PIN + 16U));
+}
+
+/**
+ * @brief Отпускает шину; уровень поднимает внешний резистор подтяжки.
+ */
+static void ow_release(void)
+{
+    ONEWIRE_GPIO->BSRR = (uint32_t)(1UL << ONEWIRE_PIN);
+}
+
+/**
+ * @brief Читает текущий уровень на выводе шины.
+ *
+ * @return 1 для высокого уровня, 0 для низкого.
+ */
+static uint8_t ow_read_pin(void)
+{
+    return (uint8_t)((ONEWIRE_GPIO->IDR >> ONEWIRE_PIN) & 1U);
+}
+
+void OneWire_DelayUs(uint32_t microseconds)
+{
+    const uint32_t start = DWT->CYCCNT;
+    const uint32_t ticks = microseconds * g_cycles_per_us;
+
+    while ((DWT->CYCCNT - start) < ticks) {
+        __NOP();
+    }
+}
+
+void OneWire_Init(void)
+{
+    uint32_t config;
+
+    g_cycles_per_us = SystemCoreClock / 1000000U;
+    if (g_cycles_per_us == 0U) {
+        g_cycles_per_us = 1U;
+    }
+
+    /* Счётчик тактов ядра — единственный источник микросекундных задержек. */
+    CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
+    DWT->CYCCNT = 0U;
+    DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
+
+    RCC->AHB1ENR |= ONEWIRE_GPIO_CLOCK;
+
+    /* Открытый сток: OTYPER = 1. */
+    ONEWIRE_GPIO->OTYPER |= (uint32_t)(1UL << ONEWIRE_PIN);
+
+    /* Подтяжка внешняя, внутренняя не нужна: PUPDR = 00. */
+    config = ONEWIRE_GPIO->PUPDR;
+    config &= ~(0x3UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    ONEWIRE_GPIO->PUPDR = config;
+
+    /* Максимальная скорость фронта: OSPEEDR = 11. */
+    config = ONEWIRE_GPIO->OSPEEDR;
+    config |= (0x3UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    ONEWIRE_GPIO->OSPEEDR = config;
+
+    /* Уровень отпускаем до перевода в выход, чтобы не дёрнуть шину вниз. */
+    ow_release();
+
+    /* Обычный выход: MODER = 01. */
+    config = ONEWIRE_GPIO->MODER;
+    config &= ~(0x3UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    config |= (0x1UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    ONEWIRE_GPIO->MODER = config;
+
+    OneWire_DelayUs(OW_RESET_LOW_US);
+}
+
+uint8_t OneWire_Reset(void)
+{
+    uint32_t primask;
+    uint8_t presence;
+
+    /* Удлинение импульса сброса безопасно, поэтому прерывания не запрещаем. */
+    ow_drive_low();
+    OneWire_DelayUs(OW_RESET_LOW_US);
+
+    primask = __get_PRIMASK();
+    __disable_irq();
+    ow_release();
+    OneWire_DelayUs(OW_PRESENCE_WAIT_US);
+    presence = (uint8_t)(ow_read_pin() == 0U);
+    __set_PRIMASK(primask);
+
+    OneWire_DelayUs(OW_RESET_TAIL_US);
+    return (uint8_t)(presence && (ow_read_pin() != 0U));
+}
+
+void OneWire_WriteBit(uint8_t bit)
+{
+    const uint32_t primask = __get_PRIMASK();
+
+    __disable_irq();
+    ow_drive_low();
+    if (bit != 0U) {
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE1_LOW_US);
+        ow_release();
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE1_TAIL_US);
+    } else {
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE0_LOW_US);
+        ow_release();
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE0_TAIL_US);
+    }
+    __set_PRIMASK(primask);
+}
+
+uint8_t OneWire_ReadBit(void)
+{
+    const uint32_t primask = __get_PRIMASK();
+    uint8_t bit;
+
+    __disable_irq();
+    ow_drive_low();
+    OneWire_DelayUs(OW_READ_LOW_US);
+    ow_release();
+    OneWire_DelayUs(OW_READ_SAMPLE_US);
+    bit = ow_read_pin();
+    __set_PRIMASK(primask);
+
+    OneWire_DelayUs(OW_READ_TAIL_US);
+    return bit;
+}

c/ds18b20/ports/stm32g4/onewire_config.g431.template.h

@@ -0,0 +1,26 @@
+/**
+ * @file onewire_config.g431.template.h
+ * @brief Шаблон привязки шины 1-Wire для STM32G431 (порт stm32g4).
+ *
+ * Скопируйте в своё приложение под именем onewire_config.h и положите на
+ * путь поиска заголовков. Библиотека сама этот файл не подставляет:
+ * привязка выводов принадлежит плате, а не драйверу.
+ *
+ * Требуется внешняя подтяжка 4.7 кОм к питанию.
+ */
+
+#ifndef ONEWIRE_CONFIG_H
+#define ONEWIRE_CONFIG_H
+
+#include "stm32g4xx.h"
+
+/** Порт вывода шины. */
+#define ONEWIRE_GPIO        GPIOA
+
+/** Номер вывода в порту, 0..15. */
+#define ONEWIRE_PIN         1U
+
+/** Бит включения тактирования порта в RCC->AHB2ENR. */
+#define ONEWIRE_GPIO_CLOCK  RCC_AHB2ENR_GPIOAEN
+
+#endif /* ONEWIRE_CONFIG_H */

c/ds18b20/ports/stm32g4/onewire_config.g474.template.h

@@ -0,0 +1,26 @@
+/**
+ * @file onewire_config.g474.template.h
+ * @brief Шаблон привязки шины 1-Wire для STM32G474 (порт stm32g4).
+ *
+ * Скопируйте в своё приложение под именем onewire_config.h и положите на
+ * путь поиска заголовков. Библиотека сама этот файл не подставляет:
+ * привязка выводов принадлежит плате, а не драйверу.
+ *
+ * Требуется внешняя подтяжка 4.7 кОм к питанию.
+ */
+
+#ifndef ONEWIRE_CONFIG_H
+#define ONEWIRE_CONFIG_H
+
+#include "stm32g4xx.h"
+
+/** Порт вывода шины. */
+#define ONEWIRE_GPIO        GPIOA
+
+/** Номер вывода в порту, 0..15. */
+#define ONEWIRE_PIN         1U
+
+/** Бит включения тактирования порта в RCC->AHB2ENR. */
+#define ONEWIRE_GPIO_CLOCK  RCC_AHB2ENR_GPIOAEN
+
+#endif /* ONEWIRE_CONFIG_H */

c/ds18b20/ports/stm32g4/onewire_stm32g4.c

@@ -0,0 +1,172 @@
+/**
+ * @file onewire_stm32g4.c
+ * @brief Порт шины 1-Wire на STM32G4: тайминги, вывод и задержки.
+ *
+ * Подходит и STM32G431, и STM32G474 — периферия GPIO и шина тактирования
+ * у них одинаковы, различается только CMSIS-заголовок, который подставляет
+ * onewire_config.h.
+ *
+ * Вывод постоянно настроен как выход с открытым стоком: чтение уровня
+ * выполняется через регистр IDR, поэтому переключать режим не требуется.
+ * Прерывания запрещаются только на длительность одного тайм-слота, чтобы не
+ * терять байты USART во время обмена.
+ *
+ * Привязка вывода приходит из onewire_config.h, который предоставляет
+ * приложение. Шаблоны — onewire_config.g431.template.h и
+ * onewire_config.g474.template.h рядом с этим файлом.
+ */
+
+#include "onewire.h"
+
+#include "onewire_config.h"
+
+#if !defined(ONEWIRE_GPIO) || !defined(ONEWIRE_PIN) || !defined(ONEWIRE_GPIO_CLOCK)
+#error "onewire_config.h должен задать ONEWIRE_GPIO, ONEWIRE_PIN и ONEWIRE_GPIO_CLOCK"
+#endif
+
+/** Длительности тайм-слотов в микросекундах согласно рекомендациям Maxim. */
+#define OW_RESET_LOW_US     480U
+#define OW_PRESENCE_WAIT_US 70U
+#define OW_RESET_TAIL_US    410U
+#define OW_WRITE1_LOW_US    6U
+#define OW_WRITE1_TAIL_US   64U
+#define OW_WRITE0_LOW_US    60U
+#define OW_WRITE0_TAIL_US   10U
+#define OW_READ_LOW_US      6U
+#define OW_READ_SAMPLE_US   9U
+#define OW_READ_TAIL_US     55U
+
+/** Число тактов ядра на микросекунду; заполняется в OneWire_Init. */
+static uint32_t g_cycles_per_us = 170U;
+
+/**
+ * @brief Переводит вывод шины в активный низкий уровень.
+ */
+static void ow_drive_low(void)
+{
+    ONEWIRE_GPIO->BSRR = (uint32_t)(1UL << (ONEWIRE_PIN + 16U));
+}
+
+/**
+ * @brief Отпускает шину; уровень поднимает внешний резистор подтяжки.
+ */
+static void ow_release(void)
+{
+    ONEWIRE_GPIO->BSRR = (uint32_t)(1UL << ONEWIRE_PIN);
+}
+
+/**
+ * @brief Читает текущий уровень на выводе шины.
+ *
+ * @return 1 для высокого уровня, 0 для низкого.
+ */
+static uint8_t ow_read_pin(void)
+{
+    return (uint8_t)((ONEWIRE_GPIO->IDR >> ONEWIRE_PIN) & 1U);
+}
+
+void OneWire_DelayUs(uint32_t microseconds)
+{
+    const uint32_t start = DWT->CYCCNT;
+    const uint32_t ticks = microseconds * g_cycles_per_us;
+
+    while ((DWT->CYCCNT - start) < ticks) {
+        __NOP();
+    }
+}
+
+void OneWire_Init(void)
+{
+    uint32_t config;
+
+    g_cycles_per_us = SystemCoreClock / 1000000U;
+    if (g_cycles_per_us == 0U) {
+        g_cycles_per_us = 1U;
+    }
+
+    /* Счётчик тактов ядра — единственный источник микросекундных задержек. */
+    CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
+    DWT->CYCCNT = 0U;
+    DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
+
+    RCC->AHB2ENR |= ONEWIRE_GPIO_CLOCK;
+
+    /* Открытый сток: OTYPER = 1. */
+    ONEWIRE_GPIO->OTYPER |= (uint32_t)(1UL << ONEWIRE_PIN);
+
+    /* Подтяжка внешняя, внутренняя не нужна: PUPDR = 00. */
+    config = ONEWIRE_GPIO->PUPDR;
+    config &= ~(0x3UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    ONEWIRE_GPIO->PUPDR = config;
+
+    /* Максимальная скорость фронта: OSPEEDR = 11. */
+    config = ONEWIRE_GPIO->OSPEEDR;
+    config |= (0x3UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    ONEWIRE_GPIO->OSPEEDR = config;
+
+    /* Уровень отпускаем до перевода в выход, чтобы не дёрнуть шину вниз. */
+    ow_release();
+
+    /* Обычный выход: MODER = 01. */
+    config = ONEWIRE_GPIO->MODER;
+    config &= ~(0x3UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    config |= (0x1UL << (ONEWIRE_PIN * 2U));
+    ONEWIRE_GPIO->MODER = config;
+
+    OneWire_DelayUs(OW_RESET_LOW_US);
+}
+
+uint8_t OneWire_Reset(void)
+{
+    uint32_t primask;
+    uint8_t presence;
+
+    /* Удлинение импульса сброса безопасно, поэтому прерывания не запрещаем. */
+    ow_drive_low();
+    OneWire_DelayUs(OW_RESET_LOW_US);
+
+    primask = __get_PRIMASK();
+    __disable_irq();
+    ow_release();
+    OneWire_DelayUs(OW_PRESENCE_WAIT_US);
+    presence = (uint8_t)(ow_read_pin() == 0U);
+    __set_PRIMASK(primask);
+
+    OneWire_DelayUs(OW_RESET_TAIL_US);
+    return (uint8_t)(presence && (ow_read_pin() != 0U));
+}
+
+void OneWire_WriteBit(uint8_t bit)
+{
+    const uint32_t primask = __get_PRIMASK();
+
+    __disable_irq();
+    ow_drive_low();
+    if (bit != 0U) {
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE1_LOW_US);
+        ow_release();
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE1_TAIL_US);
+    } else {
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE0_LOW_US);
+        ow_release();
+        OneWire_DelayUs(OW_WRITE0_TAIL_US);
+    }
+    __set_PRIMASK(primask);
+}
+
+uint8_t OneWire_ReadBit(void)
+{
+    const uint32_t primask = __get_PRIMASK();
+    uint8_t bit;
+
+    __disable_irq();
+    ow_drive_low();
+    OneWire_DelayUs(OW_READ_LOW_US);
+    ow_release();
+    OneWire_DelayUs(OW_READ_SAMPLE_US);
+    bit = ow_read_pin();
+    __set_PRIMASK(primask);
+
+    OneWire_DelayUs(OW_READ_TAIL_US);
+    return bit;
+}