embedded-phy

发表于 2021-12-03 更新于 2021-12-28 分类于嵌入式阅读次数：本文字数： 16k 阅读时长 ≈ 14 分钟

Ethernet网口通常由CPU、MAC和PHY三部分组成，通常用DMA控制器参与网口数据传输，以减轻CPU的负担。有的CPU内部集成MAC控制器，有的则采用外置的MAC芯片。

MII(Media Independent Interface 媒体独立接口)是IEEE 802.3标准定义的以太网行业标准。它包括一个数据接口，以及一个MAC和PHY之间的管理接口。MII数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道，每条信道拥有数据、时钟和控制信号，共16条信号线。MII管理接口即MDIO接口包含一个时钟信号(MDC)和一个数据信号(MDIO)，通过管理接口，上层能监视和控制PHY。根据IEEE802.3标准定义，MII管理接口最多支持同时管理32个PHY。

CPU/MAC通过MDIO接口（类似于I2C接口，因此PHY拥有PHY ADDR）管理PHY芯片。

MAC和PHY之间的数据传输接口类型有MII/RMII(Reduced MII)/SMII(Stream MII)/GMII几种，根据传输速率(10M/100M/1000M)又有不同细分，比如千兆GMII/RGMII/SGMII。

GMII是千兆网的MII接口，这个也有相应的RGMII接口，表示简化了的GMII接口。

MDIO

针对linux设备-总线-驱动模型而言，其提供了device_register/driver_register、device_unregister/driver_unregister方法，用于进行设备与驱动绑定与解绑操作，从而实现设备的探测与移除操作。

按照OSI七层协议，MAC工作在数据链路层，PHY工作在物理层。在Linux网络子系统中，IP层、TCP/UDP层及其上的应用层均为软件实现，由内核协议栈和用户态socket代码实现。

网卡驱动的初始化流程可以归纳为：
1）为网络数据收发分配内存（或者更进一步配置DMA直接内存存取）
2）初始化MDIO控制器和MAC控制器
3）通过MDIO接口初始化PHY控制器
4）注册内核网络协议栈接口
5）启动收发

linux 下phy物理地址定义

Kernel下面的phy驱动
kernel/linux-3.0.y/drivers/net/stmmac/stmmac_mdio.c

3531有个stmmac.ko 驱动，默认是自适应模式，放在文件系统的
/hitoe/stmmac.ko
phy addr 物理地址是在 drivers/net/stmmac/Kconfig 文件里面定义的

查看kernel 配置找配置 phy address的地方，看到网络的kconfig有配置
又发现godnet 的kconfig也有配置，最后在kernel的配置菜单里面配置了，然后更新stmmac.ko模块就可以了

驱动调试
首先确认 Configuration Strapping Pins 这个是配置硬件接口方式的地方。
是芯片上电/复位后的默认配置过程，使得PHY芯片在上电/复位结束后能进入期望的工作状态，比如芯片的PHY地址，传输线路速率，是否速率自动协商，双工模式等。

ping 命令数据流向是 cpu 处理命令，通过 CPU 的 GMAC 口发出去，可以看 PHY 端 RGMII 口 MIB 的 ifOutOctets 计数器（发出多少字节），然后在通过 PHY 的 RGMII 接口交给 PHY 通过 PHY 的 UTP 口发出去，可以看 UTP 口MIB 的 ifOutOctets 计数器（发出多少字节）。

需要注意的地方就是当 ping 不通时，先确认 cpu 端的 GMAC 配置要和 phy 端的 mac 口配置保持一致，比如：都是1000M或者都是100M，然后去掉中间环节，直连电脑和板子，避免因为路由的原因导致不通。

首先调试检查硬件，再调试软件
仔细阅读phy和主芯片datesheet ，尤其着重阅读mii寄存器，它是mac和phy交换信息的媒介。
硬件注意：关于phy的芯片需要注意的有几点：

mdio接口和rgmii或者mii接口是否正确。
电源是否稳定，晶振是否起振并且频率匹配。
phy地址的配置是否正确。
PHY是否有延时电阻（RTL8211有）
phy芯片输出时钟是否正确。(速率1000M clk 125M，100M clk 25M，10M clk 2.5M)
phy和主芯片rgmii接口电平是否匹配。
phy间的线序是否正确以及线路是否完好。
mac和phy间的数据速率是否匹配即都是千兆百兆或10兆。
关于主芯片mac部分接口注意：
rgmii或者mii以及mdio接口是否正确。
mdio时序是否正确。
rgmii时钟是否正确。

二、软件确认
1、uboot涉及驱动：drivers/net/higmacv300，PHY配置驱动：drivers/net/phy/realtek.c
2、先看mdio能否扫描到phy，读出的phy id要和phy datasheet一致；同时，读出phyid的addr需要和上面硬件的phy_add一致
3、如果第二步是正确的，那么说明mdio接口和phy已经工作；接下来要检查rgmii接口
4、将板子和笔记本直连：GMAC<—>phy<—>pc
板子ping PC 以及PC ping板子，然后读GMAC和phy的寄存器（读GMAC要自己写，读phy有个mii命令）
可以查看GMAC收发了多少数据，PHY收发了多少数据，从而判断是GMAC发给PHY异常还是PHY发给PC异常，或GMAC接收异常还是PHY接收异常
查看 phy 的 0 4 9 寄存器是否正确
5、到这一步还是不行，就需要自己写回环测试代码：
第一个是GMAC回环：MAC_IF_STAT_CTRL寄存器
第二个PHY回环：BMCR寄存器
6、uboot遇到时通时不通时，将uboot强制成100M速率试试
千兆ping不通时：
看一下rgmii的clock出来没有
外面发播报进来data上有没有波形
如果有波形，再调一下rgmii delay试一下

海思芯片 3531

3531有个stmmac.ko 驱动，默认是自适应模式，放在文件系统的
/hitoe/stmmac.ko

phy 的物理地址是在 kernel 的 drivers/net/stmmac/Kconfig 文件里面定义的

cp arch/arm/configs/godnet_defconfig .config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-hisiv100nptl-linux- clean 
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-hisiv100nptl-linux- menuconfig 
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-hisiv100nptl-linux- uImage 
; 生成 ko 驱动模块
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-hisiv100nptl-linux- modules

修改 phy 地址，uboot和kernel下

uboot 在 include/configs/godnet.h STMMAC driver 里面定义的
kernel 在配置菜单里面网络驱动-phy驱动-1000M 里面有定义
更新的时候编译 stmmac.ko 模块就可以了

MDIO驱动

使用 RTL8363NB 举例

// 首先定义宏打开 MDIO 配置
#define MDC_MDIO_OPERATION

// 实现相关接口
/* MDC/MDIO, redefine/implement the following Macro */
#define MDC_MDIO_WRITE(preamableLength, phyID, regID, data)
#define MDC_MDIO_READ(preamableLength, phyID, regID, pData)


static void rtlglue_drvMutexLock(void)
{
    /* It is empty currently. Implement this function if Lock/Unlock function is needed */
    return;
}

static void rtlglue_drvMutexUnlock(void)
{
    /* It is empty currently. Implement this function if Lock/Unlock function is needed */
    return;
}

MIB信息

// send ping and get MIB info
/*

ifInOctets COUNTER
The total number of octets received on the interface,
including framing characters.

Discontinuities in the value of this counter can occur at
re-initialization of the management system, and at other
times as indicated by the value of
ifCounterDiscontinuityTime.

ifInOctets 是 0 ， 说明 RGMII 没收到，不同的rxdelay都读看看，看一下port16的ifInOctets有没有计数
如果都不行，看一下cpu能不能加txdelay再看看

ifOutOctets COUNTER
The total number of octets transmitted out of the
interface, including framing characters.

Discontinuities in the value of this counter can occur at
re-initialization of the management system, and at other
times as indicated by the value of
ifCounterDiscontinuityTime.

*/
void ping_mib()
{
	
const char *APIMIBString[] =
    {
                    "ifInOctets",

                    "dot3StatsFCSErrors",

                    "dot3StatsSymbolErrors",

                    "dot3InPauseFrames",

                    "dot3ControlInUnknownOpcodes",

                    "etherStatsFragments",

                    "etherStatsJabbers",

                    "ifInUcastPkts",

                    "etherStatsDropEvents",

                    "etherStatsOctets",

                    "etherStatsUndersizePkts",

                    "etherOversizeStats",

                    "etherStatsPkts64Octets",

                    "etherStatsPkts65to127Octets",

                    "etherStatsPkts128to255Octets",

                    "etherStatsPkts256to511Octets",

                    "etherStatsPkts512to1023Octets",

                    "etherStatsPkts1024to1518Octets",

                    "etherStatsMulticastPkts",

                    "etherStatsBroadcastPkts",

                    "ifOutOctets",

                    "dot3StatsSingleCollisionFrames",

                    "dot3StatsMultipleCollisionFrames",

                    "dot3StatsDeferredTransmissions",

                    "dot3StatsLateCollisions",

                    "etherStatsCollisions",

                   "dot3StatsExcessiveCollisions",

                    "dot3OutPauseFrames",

                    "dot1dBasePortDelayExceededDiscards",

                    "dot1dTpPortInDiscards",

                    "ifOutUcastPkts",

                    "ifOutMulticastPkts",

                    "ifOutBroadcastPkts",

                    "outOampduPkts",

                    "inOampduPkts",

                    "pktgenPkts",

                    "inMldChecksumError",

                    "inIgmpChecksumError",

                    "inMldSpecificQuery",

                    "inMldGeneralQuery",

                    "inIgmpSpecificQuery",

                    "inIgmpGeneralQuery",

                    "inMldLeaves",

                    "inIgmpInterfaceLeaves",

                    "inIgmpJoinsSuccess",

                    "inIgmpJoinsFail",

                    "inMldJoinsSuccess",

                    "inMldJoinsFail",

                    "inReportSuppressionDrop",

                    "inLeaveSuppressionDrop",

                    "outIgmpReports",

                    "outIgmpLeaves",

                    "outIgmpGeneralQuery",

                    "outIgmpSpecificQuery",

                    "outMldReports",

                    "outMldLeaves",

                    "outMldGeneralQuery",

                    "outMldSpecificQuery",

                    "inKnownMulticastPkts",

                    "ifInMulticastPkts",

                    "ifInBroadcastPkts"

    };

	const char * strtmpArr[] ={"ping","192.168.0.107"};

	printf("before rtk_stat_global_reset... \n");
	rtk_api_ret_t retVal = rtk_stat_global_reset();
	if ( RT_ERR_OK != retVal )
	{
		printf("rtk_stat_global_reset failed.retVal=%x ===================== \n\n",retVal);
	}else
	{
		printf("read gmac register before after ping STMMAC_GMACADDR=%x============= \n",STMMAC_GMACADDR);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR);
		printf("GMACN_CTRL_REG =%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x1014);
		printf("DMAP_STATUS=%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x10C4);
		printf("GMACN_MMC_RXUNICASTFRAMES_G=%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x016C);
		printf("GMACN_MMC_TXEXCESSDEF =%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x0168);
		printf("GMACN_MMC_TXFRAMECOUNT_G  =%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x0010);
		printf("GMACN_GMII_ADDR  =%x\n",retVal);

		int reg = HW_REG(0x20030000 + 0xec);
		printf("PERI_CRG59 + 0xec,reg=%x ========= \n",reg);
		reg = HW_REG(0x20030000 + 0x00F0);
		printf("PERI_CRG60 0xF0,reg=%x ========= \n",reg);
		reg = HW_REG(0x20050000 + 0x00E8);
		printf("PERIPHCTRL45 0xE8,reg=%x ========= \n",reg);

		cmd_tbl_t ctt;
		int i = 0;
		for (;i< 1;++i)
		{
			printf("before ping ...i=%x \n",i);
			do_ping(&ctt,0,2,strtmpArr);
			msleep (1000);
		}

		int port = UTP_PORT3;
		rtk_stat_port_cntr_t portCntrs;
		int portArr[] = {UTP_PORT3,EXT_PORT0};
		i = 0;
		for (;i<2;++i)
		{
			memset(&portCntrs,0,sizeof(rtk_stat_port_cntr_t));
			port = portArr[i];
			retVal = rtk_stat_port_getAll(port, &portCntrs);
			if(RT_ERR_OK != retVal)
			{
				printf("rtk_stat_port_getAll failed.retVal=%x ===================== \n\n",retVal);
			}else
			{
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[0],0,portCntrs.ifInOctets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[1],1,portCntrs.dot3StatsFCSErrors);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[2],2,portCntrs.dot3StatsSymbolErrors);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[3],3,portCntrs.dot3InPauseFrames);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[4],4,portCntrs.dot3ControlInUnknownOpcodes);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[5],5,portCntrs.etherStatsFragments);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[6],6,portCntrs.etherStatsJabbers);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[7],7,portCntrs.ifInUcastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[8],8,portCntrs.etherStatsDropEvents);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[9],9,portCntrs.etherStatsOctets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[10],10,portCntrs.etherStatsUndersizePkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[11],11,portCntrs.etherStatsOversizePkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[12],12,portCntrs.etherStatsPkts64Octets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[13],13,portCntrs.etherStatsPkts65to127Octets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[14],14,portCntrs.etherStatsPkts128to255Octets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[15],15,portCntrs.etherStatsPkts256to511Octets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[16],16,portCntrs.etherStatsPkts512to1023Octets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[17],17,portCntrs.etherStatsPkts1024toMaxOctets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[18],18,portCntrs.etherStatsMcastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[19],19,portCntrs.etherStatsBcastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[20],20,portCntrs.ifOutOctets);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[21],21,portCntrs.dot3StatsSingleCollisionFrames);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[22],22,portCntrs.dot3StatsMultipleCollisionFrames);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[23],23,portCntrs.dot3StatsDeferredTransmissions);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[24],24,portCntrs.dot3StatsLateCollisions);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[25],25,portCntrs.etherStatsCollisions);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[26],26,portCntrs.dot3StatsExcessiveCollisions);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[27],27,portCntrs.dot3OutPauseFrames);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[28],28,portCntrs.dot1dBasePortDelayExceededDiscards);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[29],29,portCntrs.dot1dTpPortInDiscards);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[30],30,portCntrs.ifOutUcastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[31],31,portCntrs.ifOutMulticastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[32],32,portCntrs.ifOutBrocastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[33],33,portCntrs.outOampduPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[34],34,portCntrs.inOampduPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[35],35,portCntrs.pktgenPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[36],36,portCntrs.inMldChecksumError);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[37],37,portCntrs.inIgmpChecksumError);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[38],38,portCntrs.inMldSpecificQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[39],39,portCntrs.inMldGeneralQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[40],40,portCntrs.inIgmpSpecificQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[41],41,portCntrs.inIgmpGeneralQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[42],42,portCntrs.inMldLeaves);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[43],43,portCntrs.inIgmpLeaves);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[44],44,portCntrs.inIgmpJoinsSuccess);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[45],45,portCntrs.inIgmpJoinsFail);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[46],46,portCntrs.inMldJoinsSuccess);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[47],47,portCntrs.inMldJoinsFail);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[48],48,portCntrs.inReportSuppressionDrop);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[49],49,portCntrs.inLeaveSuppressionDrop);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[50],50,portCntrs.outIgmpReports);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[51],51,portCntrs.outIgmpLeaves);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[52],52,portCntrs.outIgmpGeneralQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[53],53,portCntrs.outIgmpSpecificQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[54],54,portCntrs.outMldReports);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[55],55,portCntrs.outMldLeaves);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[56],56,portCntrs.outMldGeneralQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[57],57,portCntrs.outMldSpecificQuery);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[58],58,portCntrs.inKnownMulticastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[59],59,portCntrs.ifInMulticastPkts);
				printf("\r\nport %d: %-35s[%02d]:  %25lld",port,APIMIBString[60],60,portCntrs.ifInBroadcastPkts);
				printf("\n");
			}
		}

		printf("read gmac register after ping STMMAC_GMACADDR=%x============= \n",STMMAC_GMACADDR);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR);
		printf("GMACN_CTRL_REG =%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x1014);
		printf("DMAP_STATUS=%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x10C4);
		printf("GMACN_MMC_RXUNICASTFRAMES_G=%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x016C);
		printf("GMACN_MMC_TXEXCESSDEF =%x\n",retVal);
		retVal = HW_REG(STMMAC_GMACADDR+ 0x0168);
		printf("GMACN_MMC_TXFRAMECOUNT_G  =%x\n",retVal);

		reg = HW_REG(0x20030000 + 0xec);
		printf("PERI_CRG59 + 0xec,reg=%x ========= \n",reg);
		reg = HW_REG(0x20030000 + 0x00F0);
		printf("PERI_CRG60 0xF0,reg=%x ========= \n",reg);
		reg = HW_REG(0x20050000 + 0x00E8);
		printf("PERIPHCTRL45 0xE8,reg=%x ========= \n",reg);
		
	}
}

loopback 环回测试

Loopback：Loopback是一个调试以及故障诊断中常用的功能，Bit14置1之后，PHY和外部MDI的连接在逻辑上将被断开，从MAC经过MII/GMII（也可能是其他的MAC/PHY接口）发送过来的数据将不会被发送到MDI上，而是在PHY内部（一般在PCS）回环到本端口的MII/GMII接收通道上，通过Loopback功能可以检查MII/GMII以及PHY接口部分是否工作正常，对于端口不通的情况可用于故障定位。需要注意的是，很多时候PHY设置Loopback后端口可能就Link down了，MAC无法向该端口发帧，这时就需要通过设置端口Force Link up才能使用Loopback功能。

本地回环测试就是ping本身的ip地址，这样数据就会接收回来

Loopback操作在PCS子层完成，两个方向的Loopback，如下图所示。
● 第一种模式，从MAC经过RGMII发送的帧到达PCS后被Loopback到RGMII的接收通道再送回给MAC（这种模式就是上面所描述的寄存器0 Loopback位控制的Loopback模式）
● 另一种模式，从MDI接收上来的帧到达PCS后被Loopback到MDI的发送通道，这种Loopback模式在IEEE802.3中并没有要求，但是目前常见的PHY都支持该功能