Ethernet使用参考
1. 概述¶
在计算机网络的七层模型（OSI 模型）和四层模型（TCP/IP 模型）中，并未明确指定物理层和数据链路层的具体实现技术。行业内有线网络常用 以太网技术，无线网络常用 无线局域网技术(Wi-Fi)。
除上述主流技术外，其他可用于物理层和数据链路层的技术还包括：
- 有线网络：串口（RS-232）、光纤（SDH）、USB 等
- 无线网络：蓝牙、ZigBee、蜂窝网络（4G/5G）等
这些技术均能支撑 TCP/IP 协议的运行。
以太网技术和 Wi-Fi 技术均覆盖物理层和数据链路层，其核心硬件及功能如下：
物理层：核心硬件为 PHY 芯片（又称 PHY 控制器），主要负责信号转换、物理介质适配及链路协商
数据链路层 MAC 子层：核心硬件为 MAC 芯片（又称 MAC 控制器），主要负责帧的封装 / 解封装、介质访问控制、流量控制及差错处理
说明：部分芯片将 MAC 芯片与 PHY 芯片集成于同一颗芯片中（如多数 Wi-Fi 芯片）；极少数芯片无硬件 MAC 控制器，需通过软件模拟实现其功能。
本章讲解以太网技术，它是一种定义了物理层和数据链路层标准的有线网络技术。SigmaStar 的 PCUPID 系列芯片在 SoC 内部集成了以太网数据链路层控制器（简称 EMAC 控制器），但未集成物理层 PHY 控制器，因此需外挂一颗以太网 PHY 芯片。
外挂 PHY 芯片与 SoC 的 MAC 控制器之间的通信需遵循相关标准接口，包括：
-
百兆接口：MII/RMII
-
千兆接口：GMII/RGMII
-
万兆接口：XGMII
2. 关键字说明¶
-
EMAC ：Ethernet Media Access Controller(以太网媒体访问控制器)简称为EMAC，主要负责数据链路层控制和管理，也负责利用MII/RMII/GMII接口直接对PHY芯片进行控制和管理
-
EPHY ：Ethernet Physical Layer(以太网物理层控制器)简称为Ephy，又称以太网PHY芯片，以太网收发器
-
MII ：MII（Media Independent Interface）即媒体独立接口，MII接口是MAC与PHY连接的标准接口，MII接口提供了MAC与PHY之间的互联支持。支持网络速率10Mbit/s和100Mbit/s
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RMII ： RMII(Reduced Media Independant Interface)即简化媒体独立接口，是标准的以太网接口之一，比MII有更少的I/O传输引脚。支持网络速率10Mbit/s和100Mbit/s
-
RX ：接收器(Receiver)或接收(Reception)
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TX ：发送器(Transmitter)或传输(Transmission)
-
网卡 ：网卡是一个统一概念，通常指包含 MAC（介质访问控制）和 PHY（物理层）功能的硬件，集成了数据链路层和物理层的实现。但在不同场景中，“网卡” 的硬件形态存在差异：
- 台式 PC 的独立网卡：如 Realtek、Intel 等品牌的以太网网卡，通常是一个完整的 “MAC+PHY” 硬件模块，同时包含独立的 MAC 芯片和 PHY 芯片，以及它们之间的通信接口，因此被称为 “独立网卡”。
- 嵌入式 SoC 中的网卡：许多嵌入式 SoC 内部会集成 MAC 控制器，即 “MAC 功能” 由 SoC 内部模块实现，而 PHY 芯片通常为外置独立芯片，通过 MII/RMII 等接口与 SoC 内置的 MAC 连接。这种情况下，“网卡” 的硬件形态表现为 “SoC 内置 MAC + 外置 PHY 芯片 + 接口电路（如 RMII）” 的组合。此外，部分嵌入式 SoC 会采用更高集成度设计，将 PHY 功能也集成到 SoC 内部，形成 “SoC 内置 MAC + 内置 PHY” 的一体化方案。这种情况下，网卡的硬件形态可简化为“SoC 内置 MAC + 内置 PHY，以及它们之间的通信总线” ，无需额外外挂 PHY 芯片，能有效减少硬件设计复杂度和成本。
3. 功能描述¶
PCUPID 系列芯片的以太网框架如图，soc内部有两个EMAC控制器：EMAC0 + EMAC1。这两个emac控制器只支持RMII接口。
从硬件角度看：
-
EMAC0 : 仅支持RMII外挂Ephy (百兆phy芯片)
-
EMAC1 : 仅支持RMII外挂Ephy (百兆phy芯片)
从软件角度看：
-
uboot
EMAC0 : RMII EMAC1 : RMII (默认关闭) 注意 ：UBOOT下只能同时启用一个EMAC
-
kernel
EMAC0 : RMII EMAC1 : RMII (默认关闭) 注意：kernel下可以同时启用两个EMAC
EMAC控制器支持以下功能
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网络流量控制
-
网络风暴保护
-
网络中断聚合
3.1 网络流量控制¶
PCUPID 系列芯片的emac控制器支持全双工模式下流量控制(flow control)，流量控制通过"PAUSE帧"实现。它主要解决的是数据传输两端处理速度不一致导致的问题，当接收端无法及时处理数据时，会发送PAUSE_ON帧。发送端收到PAUSE_ON帧后立即暂停发送，直至收到PAUSE_OFF帧或者PAUSE时间到期且没有收到新的PAUSE_ON帧，发送端才恢复数据发送。流量控制可有效调控数据传输过程，避免数据丢失。
实例说明： 当 100M 网卡通过交换机向 10M 网卡发送数据帧时，由于 10M 网卡速率较低，可能因缓冲区溢出导致丢帧。10M 网卡在缓冲区即将溢出前主动发送 PAUSE 帧，请求发送设备暂停一段时间后再继续发送数据，从而避免丢帧。
注：PAUSE 帧是数据链路层实现流量控制的专用数据包，由链路自动处理，无需上层干预。
3.1.1 PAUSE 帧的格式¶
PAUSE 帧的格式如下图所示：
主要关注time-unit字段，time-unit 是暂停传送时间参数，单位是当前速率下传输512bit的时间，即slot time。
-
如果是PAUSE_ON pkt， 则time_unit不为0，软件flow control 默认值为 0x2000， 硬件flow control 默认值为 0xffff
-
如果是PAUSE_OFF pkt， 则time_unit为0, 当收到PAUSE_OFF pkt时，则说明流控已经关掉，可以正常tx pkt了，即具有唤醒功能
time-unit 常用值见下表
| value | 10M 暂停时间 | 100M 暂停时间 |
|---|---|---|
| 20 | 1ms | 100us |
| 200 | 10ms | 1ms |
| 2000 | 100ms | 10ms |
| 20000 | 1s | 100ms |
| 60000 | 3s | 300ms |
| 65535 | 3.27s | 327ms |
3.1.2 如何ON/OFF PAUSE¶
pause的开关有以下注意点
-
通过 hal_emac.h 中的宏 HW_FLOW_CONTROL 来决定pause帧是由emac硬件发送还是由驱动软件发送
- HW_FLOW_CONTROL打开，默认由emac硬件发送pause帧，此时time-unit的值默认为0xffff。软件不参与 flow control处理
- HW_FLOW_CONTROL关闭，默认由驱动软件发送pause帧，此时time-unit的值默认为0x2000。emac硬件不参与flow control处理
- HW_FLOW_CONTROL默认关闭
-
当HW_FLOW_CONTROL关闭时，可以通过ethtool控制驱动软件的ON/OFF PAUSE
-
tx指的传输方向流控，表示eth0在传输流量时收到PAUSE帧，能否暂停传输
-
rx指的接收方向流控，表示eth0能否在接收流量时向对端发送PAUSE帧
命令"ethtool -a eth0" # 显示当前的流控状态 命令"ethtool -A eth0 rx on tx on" # 打开tx rx 的流控 命令"ethtool -A eth0 rx off tx off" # 关闭tx rx 的流控
-
3.1.3 如何修改 PAUSE¶
-
如果本机作为PAUSE帧接收方，PASUE帧的time-unit字段值是不可以修改的。
-
如果本机作为PAUSE帧发送方，PAUSE帧time-unit的字段值可以修改，通过修改驱动代码来静态修改(不建议)。sdk没有对外提供修改的接口，暂不支持设备运行的过程中动态修改。
总的来说，不建议修改PAUSE帧的time-unit字段值
3.2 网络风暴保护¶
PCUPID 系列芯片的emac硬件支持网络风暴保护，可以限制 unicast (单播), multicast (多播) 和 broadcast (广播)的收发带宽。一般广播风暴(broadcast storm)比较常见，广播数据占用大量网络带宽导致正常业务不能运行，甚至彻底瘫痪，针对广播风暴场景，对broadcast流量进行限制就能解决问题。
3.2.1 风暴保护原理¶
风暴保护的核心原理是控制接收帧的速率，而非关注接收的比特（bit）速率。PCUPID 系列芯片通过 EMAC 硬件的令牌桶机制实现对接收帧速率的控制，具体参数及作用如下：
-
max : 影响令牌桶大小(桶深/桶容量/桶大小)，桶大小 = max / consume，桶的大小影响突发流量的处理能力，max默认是 400000，不建议修改
-
consume : 决定令牌（token）的产生速率，token的产生速率即网络风暴保护的最大限制速率
token产生速率的计算公式为：token产生速率 = RX_CLK /consume
EMAC 控制器的接收时钟频率（RX_CLK）和网络速率相关
-
工作在 100Mbit/s 网络时，RX_CLK = 25MHz
-
工作在 10Mbit/s 网络时，RX_CLK = 2.5MHz
其中，consume表示每产生 1 个令牌所需的接收时钟周期数。
例如，默认consume值为 2500 时，表示每2500个接收时钟周期才会产生1个token，在 100Mbit/s 网络下的风暴限制速率为：
25MHz / 2500 = 10000 帧 / 秒（一万帧每秒）。
若默认值无法满足需求，可通过修改consume值调整风暴保护的最大限制速率，主要有两种方式可以修改consume的值，静态的方式和动态的方式
3.2.2 静态设置帧接收最大速率¶
静态设置帧接收的最大速率，是指通过 API 接口传入参数，在编译阶段就设置好帧接收的最大速率。当前API接口默认提供五个挡位，在 drv_emac.c 中的 Dev_EMAC_init 中三个对应函数设置。
| level | consume | 百兆 RMII 的限制速率 帧/s |
|---|---|---|
| 1 | 40000 | 625 |
| 2 | 20000 | 1250 |
| 3 | 10000 | 2500 |
| 4 | 5000 | 5000 |
| 5 | 2500 | 10000 |
Hal_EMAC_Netsp_Unicast_Setting(hemac->hal, TX_MAX_DEFAULT, TX_CONSUME_LEVEL_5, 1); //限制 unicast 的收发带宽 Hal_EMAC_Netsp_Multicast_Setting(hemac->hal, TX_MAX_DEFAULT, TX_CONSUME_LEVEL_5, 1);//限制 multicast 的收发带宽 Hal_EMAC_Netsp_Broadcast_Setting(hemac->hal, TX_MAX_DEFAULT, TX_CONSUME_LEVEL_5, 1);//限制 broadcast 的收发带宽
3.2.3 动态设置帧接收的最大速率¶
动态设置帧接收的最大速率，是指设备开机运行过程中，通过写入寄存器值来配置帧接收的最大速率，且该速率可在设备运行期间进行动态修改。
下面提供一组默认的寄存器设定，客户可以根据方法自由调整。emac0的控制寄存器地址是1511，emac1的控制寄存器地址是1515。以emac0的风暴保护为例，max的值仍然用默认的400000，高16位是0x0006，低16位是0x1A80。consume的值仍然用默认的2500，十六进制0x09C4
-
unicast 单包保护
/customer/riu_w 1511 50 1A80 //max 低16位 /customer/riu_w 1511 51 0006 //max 高16位 /customer/riu_w 1511 52 09C4 //counsume 低16位 /customer/riu_w 1511 68 0001 //bit0 1-使能 0-失能
-
multicast 多包保护
/customer/riu_w 1511 58 1A80 /customer/riu_w 1511 59 0006 /customer/riu_w 1511 5A 09C4 /customer/riu_w 1511 68 0002 //bit1 1-使能 0-失能
-
broadcast 广播包保护
/customer/riu_w 1511 60 1A80 /customer/riu_w 1511 61 0006 /customer/riu_w 1511 62 09C4 /customer/riu_w 1511 68 0004 //bit2 1-使能 0-失能
3.3 网络接收中断聚合¶
EMAC RX 硬件在收到帧后，会触发中断以唤醒 RX 线程进行收包。当网络流量较大时，会产生大量中断，这会消耗大量 CPU 性能，导致 CPU 负载上升。EMAC 硬件提供接收中断聚合功能（有时也称为 RX DELAY），其作用机制为：允许 EMAC 在收到帧后不立即触发中断，而是在满足以下任一条件时才触发：
-
收到的帧数达到设定数量（delay_num）
-
未达到设定帧数，但已超过指定时间（cyc_num）
通过这种机制，可减少接收中断产生的次数，从而节省 CPU 资源。
此外，RX Delay 内部还具备动态调节功能：
-
网络空闲时，delay_num和cyc_num会自动设为较小值
-
网络繁忙时，delay_num和cyc_num会自动设为较大值
该动态调节功能可通过调整dts中的rx-delay-int属性进行开关控制
-
rx-delay-int设置为1，接收中断聚合功能打开，默认打开
-
rx-delay-int设置为0，接收中断聚合功能关闭
3.4 ipv6¶
kernel提供了ipv6功能，如果需要使用IPV6功能，需要开启对应的CONFIG， (默认开启) 。
- kernel 中打开 ipv6 支持
-> Networking support (NET [=y]) -> Networking options -> TCP/IP networking (INET [=y]) <*> The IPv6 protocol
4. 硬件连接介绍¶
4.1 soc硬件接口确认¶
这里以Comake_Pi_D1板子为例，通过查看其soc的数据手册，确认emac只支持RMII接口。RMII接口的引脚分布通过查看soc的hw checklist表来确认。
下面几张图是Comake_Pi_D1板载soc芯片的hw_checklist表的子表“ARMTmux”。对reg_eth_mode寄存器写不同的值，连接emac0的RMII引脚也将会不同，emac1的RMII引脚分布同理。dts里用xxx_padmux.dtsi来指定不同的reg_eth_mode寄存器的值。
4.2 PHY芯片硬件接口确认¶
Comake_Pi_D1板子的外挂PHY芯片型号是IP101GR，查看其数据手册，RMII接口接线如下图。
4.3 原理图连接¶
Comake_Pi_D1板子有两个单网口， soc芯片的emac0和外挂phy芯片之间的RMII接线如下图，emac0用的是reg_eth_mode=3，引脚是GPIOE20 ~ GPIOE27
emac1和外挂phy芯片之间的RMII接线如下图，emac1用的是reg_eth_mode=2，引脚是GPIOB0 ~ GPIOB8。需要注意的是，三排直插排针JP185默认B排和C排是不接的，默认接A排和B排供sensor接口用。也就是此RMII接线没有接上，默认的emac1网口不能使用。如果你想使用emac1对应的网口，需要用跳线帽将B排和C排的排针连接起来，并且修改dts配置。
注意：需要去除残断，否则可能影响功能正常使用
注意：emac-id，硬件原理图上的eth-id和ifconfig看到的eth-id，三个id的意义并不一样。
-
emac-id指定的是soc芯片里的emac控制器的序号。
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硬件原理图上的eth-id，是画原理图时自定义的名称，只是个称号，没有特殊含义。
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ifconfig看到的eth-id指定了eth设备注册的先后顺序
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如果注册顺序是emac0，emac1，那么ifconfig看到的eth0对应emac0，eth1对应emac1
-
如果注册顺序是emac1，emac0，那么ifconfig看到的eth0对应emac1，eth1对应emac0
-
如果只有emac1注册，那么ifconfig看到的eth0对应emac1，没有eth1
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Comake_Pi_D1 开发板网口使用说明
-
emac0 对应网口：硬件默认可用，且设备树（dts）已完成默认配置。若需使用，仅需确认以下内核配置项（kernel config）是否开启，见后面的章节
-
emac1 对应网口：若需使用，需完成两项操作：
-
硬件跳线
-
设备树（dts）配置修改
-
5. Uboot用法介绍¶
5.1 uboot config 配置¶
uboot下不能两个emac同时使用，emac0默认打开，emac1默认关闭
-
默认启用 EMAC0 driver
[*] SigmaStar drivers ---> SigmaStar EMAC ---> [*] SigmaStar EMAC [*] EMAC supply to RMII [ ] EMAC supply to IC+ Phy [ ] EMAC fix link to mii/rmii [*] EMAC phy reset reverse [*] EMAC 0 [ ] EMAC0 PHY RESET [ ] EMAC 1 EMAC0如果要启用EMAC0 PHY RESET，参数如下 [*] SigmaStar drivers ---> SigmaStar EMAC ---> [*] SigmaStar EMAC [*] EMAC supply to RMII [ ] EMAC supply to IC+ Phy [ ] EMAC fix link to mii/rmii [*] EMAC phy reset reverse [*] EMAC 0 [*] EMAC0 PHY RESET (17) EMAC 0 FOR PHY RESET PAD (20) EMAC 0 FOR PHY RESET HOLD MS (50) EMAC 0 FOR PHY WAIT READY MS [ ] EMAC 1 -
如需启用 EMAC1 driver，需要关掉EMAC0 driver
[*] SigmaStar drivers ---> SigmaStar EMAC ---> [*] SigmaStar EMAC [*] EMAC supply to RMII [ ] EMAC supply to IC+ Phy [ ] EMAC fix link to mii/rmii [*] EMAC phy reset reverse [ ] EMAC 0 [*] EMAC 1 [ ] EMAC1 PHY RESET EMAC1如果要启用EMAC1 PHY RESET，参数如下 [*] SigmaStar drivers ---> SigmaStar EMAC ---> [*] SigmaStar EMAC [*] EMAC supply to RMII [ ] EMAC supply to IC+ Phy [ ] EMAC fix link to mii/rmii [*] EMAC phy reset reverse [ ] EMAC 0 [*] EMAC 1 [*] EMAC1 PHY RESET (121) EMAC 1 FOR PHY RESET PAD (20) EMAC 1 FOR PHY RESET HOLD MS (50) EMAC 1 FOR PHY WAIT READY MSCONFIG 说明 默认值 [*] SigmaStar EMAC 使能EMAC 使能 [*] EMAC supply to RMII 使能RMII模式 使能 [ ] EMAC supply to IC+ Phy 支持 ICPULS PHY 不使能 [ ] EMAC fix link to mii/rmii 使能 fix link 不使能 [*] EMAC phy reset reverse phy reset时反向拉高拉低 使能 [*] EMAC 0 使能EMAC0 使能 [*] EMAC0 PHY RESET 使能 EMAC0 软件 phy reset 不使能 (17) EMAC 0 FOR PHY RESET PAD EMAC0 的 phy reset padmux值 17 (20) EMAC 0 FOR PHY RESET HOLD MS EMAC0 设置低电平的保持时间 20ms (50) EMAC 0 FOR PHY WAIT READY MS EMAC0 设置高电平的等待就绪时间 50ms [*] EMAC 1 使能EMAC1 此时uboot改为使用EMAC1 网卡 不使能 [*] EMAC1 PHY RESET 使能EMAC1软件 phy reset 不使能 (121) EMAC 1 FOR PHY RESET PAD EMAC1 的 phy reset padmux值 121 (20) EMAC 1 FOR PHY RESET HOLD MS EMAC1 设置低电平的保持时间 20ms (50) EMAC 1 FOR PHY WAIT READY MS EMAC1 设置高电平的等待就绪时间 50ms -
Network commands
Command line interface ---> Network commands ---> [*] bootp [*] dhcp [*] tftpboot [*] ping
5.2 环境变量¶
uboot 下网络主要使用到ping dhcp tftp 命令，在使用这些命令之前需要配置网络使用的环境变量。
5.2.1 开机网卡自动初始化¶
通过环境变量autoestart配置网卡的开机自动初始化功能。
-
若autoestart=0：
开机时不会自动初始化网卡。如果要在uboot下使用网络，需手动执行estart命令进行网卡初始化，否则会提示No ethernet found
示例命令：
estart //手动初始化网卡
-
若autoestart=1：
开机时会自动完成网卡初始化
配置命令：
setenv -f autoestart 1 //设置开机自动初始化网卡
注意：由于网卡初始化过程中会等待网卡自协商完成，可能导致启机速度变慢，因此需根据实际需求决定是否启用该配置。
5.2.2 设置静态IP¶
setenv -f ethact sstar_emac //配置网卡驱动为emac setenv -f ethaddr xx:xx:xx:xx:xx:xx //配置 mac 地址 setenv -f ipaddr xxx.xxx.xxx.xxx //配置静态 ip 地址 setenv -f netmask xxx.xxx.xxx.xxx //配置 ip 地址掩码 setenv -f serverip xxx.xxx.xxx.xxx //配置tftp server ip save //保存配置
5.3 常用命令¶
5.3.1 设置静态ip + ping示例¶
5.3.2 动态获取ip示例(dhcp)¶
setenv -f ethact sstar_emac //配置网卡驱动为emac setenv -f ethaddr xx:xx:xx:xx:xx:xx //配置 mac 地址 setenv -f serverip xxx.xxx.xxx.xxx //配置tftp server ip save //保存配置 dhcp //dhcp动态获取ip
5.3.3 tftp示例¶
tftp 0x20000000 kernel //将服务器里名为kernel的文件通过tftp拷贝保存到首地址=0x20000000的内存中
6. Kernel用法介绍¶
6.1 kernel config 配置¶
-
启用 EMAC driver
Device Drivers ---> SStar Soc platform drivers ---> [*]SSTAR_EMAC -
启用 nfs cifs
File systems ---> Network File Systems ---> <M> NFS client support <M> NFS client support for NFS version 2 <M> NFS client support for NFS version 3 <M> SMB3 and CIFS support
6.2 dts配置¶
6.2.1 使用emac0的网口¶
dts节点配置
默认状态是打开的status = "okay"
emac0: emac0 {
compatible = "sstar-emac";
interrupts = <GIC_SPI INT_IRQ_EMAC IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&CLK_emac_ahb>;
reg = <0x0 0x1F2A2000 0x0 0x800>, <0x0 0x1F304200 0x0 0x600>, <0x0 0x00000000 0x0 0x000>;
pad-rmii = <0x1F2079B8 0x0003 0x0003>; // pad-rmii selection from 0x0003
bus-mode = <2>; //1:MII 2:RMII
phy-handle = <&phy0>;
max-speed = <100>;
status = "okay";
emac-id = <0>;
reset_reverse;
cpu-affinity = <0>; //0:single cpu 1:multi cpu
rx-delay-int = <1>;//0:disable 1:enable
mdio-bus@emac0 {
phy0: ethernet-phy@0 {
phy-mode = "rmii";
//phy-mode = "mii";
};
};
};
padmux配置
默认状态是打开的#if 1
#if 1
//eth0 rmii
<PAD_GPIOE_08 PINMUX_FOR_GPIO_MODE MDRV_PUSE_ETH0_PHY_RESET>,
<PAD_GPIOE_20 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_COL>,
<PAD_GPIOE_21 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_RXD0>,
<PAD_GPIOE_22 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_RXD1>,
<PAD_GPIOE_23 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_TX_CLK>,
<PAD_GPIOE_24 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_TXD0>,
<PAD_GPIOE_25 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_TXD1>,
<PAD_GPIOE_26 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_TX_CTL>,
<PAD_GPIOE_27 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_MDIO>,
<PAD_GPIOE_28 PINMUX_FOR_ETH_MODE_3 MDRV_PUSE_ETH0_MDC>,
#endif
6.2.2 使用emac1的网口¶
dts节点配置
默认状态是关闭的status = "disable"，要改成status = "okay"
emac1: emac1 {
compatible = "sstar-emac";
interrupts = <GIC_SPI INT_IRQ_EMAC_1 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&CLK_emac1_ahb>;
reg = <0x0 0x1F2A2C00 0x0 0x800>, <0x0 0x1F304A00 0x0 0x600>, <0x0 0x00000000 0x0 0x000>;
pad-rmii = <0x1F2079B8 0x0020 0x0020>; // pad-rmii selection from 0x0020
bus-mode = <2>;//1:MII 2:RMII
phy-handle = <&phy1>;
max-speed = <100>;
status = "disabled";
emac-id = <1>;
reset_reverse;
cpu-affinity = <0>; //0:single cpu 1:multi cpu
rx-delay-int = <1>;//0:disable 1:enable
mdio-bus@emac1 {
phy1: ethernet-phy@1 {
phy-mode = "rmii";
//phy-mode = "mii";
};
};
};
padmux配置
默认状态是#if 0，需要改成#if 1
#if 0
//eth1 rmii
<PAD_PM_PWM1_OUT PINMUX_FOR_GPIO_MODE MDRV_PUSE_ETH1_PHY_RESET>,
<PAD_GPIOB_00 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_COL>,
<PAD_GPIOB_01 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_RXD0>,
<PAD_GPIOB_02 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_RXD1>,
<PAD_GPIOB_03 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_TX_CLK>,
<PAD_GPIOB_04 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_TXD0>,
<PAD_GPIOB_05 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_TXD1>,
<PAD_GPIOB_06 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_TX_CTL>,
<PAD_GPIOB_07 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_MDIO>,
<PAD_GPIOB_08 PINMUX_FOR_ETH1_MODE_2 MDRV_PUSE_ETH1_MDC>,
#else
//sensor 0/1 i2c
<PAD_GPIOB_00 PINMUX_FOR_I2C0_MODE_4 MDRV_PUSE_I2C0_SCL>,
<PAD_GPIOB_01 PINMUX_FOR_I2C0_MODE_4 MDRV_PUSE_I2C0_SDA>,
<PAD_GPIOB_04 PINMUX_FOR_I2C1_MODE_4 MDRV_PUSE_I2C1_SCL>,
<PAD_GPIOB_05 PINMUX_FOR_I2C1_MODE_4 MDRV_PUSE_I2C1_SDA>,
#endif
6.2.3 dts配置项讲解¶
第4.1小节中提到了，reg_eth_mode/reg_eth1_mode的值决定了哪些引脚用于emac0/1。emac的mode配置和《sensor使用参考》里mipi mode配置不同，它不需要显式的用"snr_sr0_mipi_mode = <5>"来配置，而只需要配置好emac的padmux就行了，因为emac的驱动代码里会根据padmux配置自行计算出mode值，然后写进相应的寄存器里。由此可以看出，对于不同bsp mode的配置，并没有统一的方法，具体见每个bsp章节说明。
节点如上图展示，释义分别为：
| 参数 | 释义 | 备注 |
|---|---|---|
| compatible | 属性信息 | 驱动代码会匹配这个固定的字符串"sstar-emac"，不能改 |
| interrupts | 中断脚 | 中断的触发引脚驱动获取 |
| clocks | EMAC时钟 | 驱动获取时钟节点，不能改 |
| reg | 寄存器映射的物理地址 | 第一个为emac 寄存器base, 第二个为x32寄存器base, 第三个为内部phy寄存器base，不能改 |
| pad-rmii | padmux | 当CONFIG_PADMUX未启用时，此处生效。 |
| bus-mode | 决定了和外接phy芯片的接口类型。先看phy芯片支持什么接口，最终根据硬件原理图来选择mode | 1:MII接口 2:RMII接口 |
| phy-handle | phy节点 | |
| max-speed | 限制自协商下的最大速率，两个档位，只能选一个 | <10> - 最大10Mbit/s， <100> - 最大100Mbit/s |
| status | 驱动开关 | "ok" - 打开当前emac，"disabled" - 关闭当前emac |
| emac-id | 当前使用的emac id，不等同ifconfig看到的eth id | <0>/<1> |
| reset_reverse | reset外接反向电路时使用，配置后reset会 先拉高再拉低 | 配置生效，去掉则不生效 |
| cpu-affinity | cpu亲和性，开启后允许中断在多个CPU上处理 | 0:single cpu 1:multi cpu 一般默认设置0 |
| phy-mode | phy 接口选择 | "mii"/"rmii" |
| rx-delay-int | 网络接收中断聚合开关 | 0:disable , 1:enable |
6.3 常用命令¶
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查看所有网卡信息
ifconfig -a
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eth0网卡使能
ifconfig eth0 up
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配置网卡eth0的mac地址为 00:00:83:94:40:01
ifconfig eth0 hw ether 00:00:83:94:40:01
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配置网卡eth0的静态ip地址为 40.1.1.1/24
ifconfig eth0 40.1.1.1 netmask 255.255.255.0
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网卡eth0 dhcp获取ip
udhcpc -i eth0 -s /etc/init.d/udhcpc.script
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挂载nfs目录
mount -t nfs -o nolock xxx.xxx.xxx.xxx:/c/nfs /mnt # "xxx.xxx.xxx.xxx:/c/nfs /mnt" 释义 "服务器ip地址:/c盘/nfs目录 设备的/mnt目录"
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挂载cifs目录
mount -t cifs //xxx.xxx.xxx.xxx/cifs /mnt -o username=xxx,password=xxx,sec=ntlm,iocharset=utf8,vers=1.0 # "//xxx.xxx.xxx.xxx/cifs /mnt" 释义 "//服务器ip地址:/cifs(共享目录) 设备的/mnt目录"
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tftp get
tftp -g xxx.xxx.xxx.xxx -r file_name # "xxx.xxx.xxx.xxx -r file_name" 释义 "服务器ip地址 -r 从服务器获取的目标文件名"
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tftp put
tftp -p xxx.xxx.xxx.xxx -l file_name # "xxx.xxx.xxx.xxx -r file_name" 释义 "服务器ip地址 -r 向服务器发送的目标文件名"
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配置eth0 获取动态IP并挂载nfs
图6-4 kernel_nfs_cmd
6.4 常用第三方工具¶
6.4.1 iperf3¶
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iperf3 服务端模式
./iperf3 -s -i 1
选项 说明 -s 服务端模式 -i 1 打印回显间隔(单位: 秒)，这里是 1秒 -
iperf3 客户端模式
./iperf3 -c xxx.xxx.xxx.xxx -i 1 -t 36000 -b 95M
选项 说明 -c 客户端模式 xxx.xxx.xxx.xxx 对端的ip地址 -i 1 打印回显间隔，单位 秒，这里是 1秒 -t 36000 打流时间，单位 秒，最高 86400 (24小时) -b 95M 打流速率 95Mbits/sec
6.4.2 tcpdump¶
tcpdump是一个linux下的抓包工具。
./tcpdump -s 0 -i eth0 -w /tmp/pkt.cap //捕获eth0 网卡的报文并缓存到 pkt.cap
| 选项 | 说明 |
|---|---|
| -s 0 | 指定抓包大小，0表示不限制 |
| -i eth0 | 表示连接的接口，any表示所有接口 |
| -w /tmp/pkt.cap | 表示抓的包写到指定path中。文件为.pcap |
6.4.3 ethtool¶
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查看 eth0 网卡信息
ethtool eth0
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切换 eth0 的网卡速率和双工模式
ethtool -s eth0 speed 100 duplex full
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开启/关闭 eth0 自协商
ethtool -s eth0 autoneg on/off
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开启流控 Flow Control
ethtool -A eth0 rx on tx on
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查看 eth0 收包 statistics
ethtool -S eth0
6.4.4 phytool¶
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读取phy reg的值
read IFACE/ADDR/REG
选项 说明 IFACE eth0 or eth1 ADDR mdio bus 上的位置 REG 读取的phy reg eg: 读取 eth0 addr0 reg2
phytool read eth0/0/2
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往phy reg 写入值
write IFACE/ADDR/REG <0-0xffff>
参数 说明 IFACE eth0 or eth1 ADDR mdio bus 上的位置 REG 写入的phy reg <0-0xffff> 要写入的值 eg: 写入 eth0 的 loopback bit
phytool write eth0/0/0 4000
6.5 常用DEBUG节点使用方法¶
6.5.1 dlist emac驱动统计信息节点¶
通过cat dlist查看emac驱动中断/收包统计等信息。
/ # cat /sys/devices/virtual/sstar/emac0/dlist_info RBQP_size=0x100 empty=0x100, hemac->rxBuffIndex=0x7f, u32RBQP_Addr=0x20a07f 0x000: 1111111111111111 1111111111111111 0x020: 1111111111111111 1111111111111111 0x040: 1111111111111111 1111111111111111 0x060: 1111111111111111 1111111111111111 0x080: 1111111111111111 1111111111111111 0x0a0: 1111111111111111 1111111111111111 0x0c0: 1111111111111111 1111111111111111 0x0e0: 1111111111111111 1111111111111111 max_rx_packet_count=4 max_tx_packet_count=1 IDX_CNT_INT_DONE=0 IDX_CNT_INT_RCOM=0 IDX_CNT_INT_RBNA=0 IDX_CNT_INT_TOVR=0 IDX_CNT_INT_TUND=0 IDX_CNT_INT_RTRY=0 IDX_CNT_INT_TCOM=0 IDX_CNT_INT_ROVR=0 IDX_CNT_JULIAN_D=67901 IDX_CNT_INT_TDLY=0 IDX_CNT_INT_TDTO=0 skb_tx_send=698 skb_tx_free=698 rx_duration_max=374 rx_packet_cnt=67967 tx_delay_pack_cnt=0 data_done=42 data_duration=41152 data_average=0 tx_pkt (duration)=1 tx_int (duration)=0 tx_int_dly (duration)=0 tx_int_to (duration)=0 rx_int_dly (duration)=976 rx_pkt (duration)=977 Hal_EMAC_TXQ_Mode=0 maxSG=2
6.5.2 phyStatusWR phy读写 debug节点¶
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Usage
/ # cat /sys/devices/virtual/sstar/emac0/phyStatusWR phy read & write: Usage: echo phy_r phyAddress > phyStatusWR echo phy_w phyAddress phyValue> phyStatusWR echo phyE_r phyId phyAddress > phyStatusWR echo phyE_w phyId phyAddress phyValues > phyStatusW -
eg
/sys/devices/virtual/sstar/emac0 # echo phy_r 0 > phyStatusWR phy_r address[0] value[3100] /sys/devices/virtual/sstar/emac0 # echo phy_w 0 1200 > phyStatusWR phy_w address[0] value[1000] /sys/devices/virtual/sstar/emac0 # echo phyE_r 1 0 > phyStatusWR phyE_r id[1] address[0] value[3100] /sys/devices/virtual/sstar/emac0 # echo phyE_w 1 0 0x1200 > phyStatusWR phyE_w id[1] address[0] value[1000]
6.5.3 turndrv 驱动调试节点¶
-
Usage
/sys/devices/virtual/sstar/emac0 # cat turndrv Usage: echo f10t > turndrv => set max_speed to 10M echo an > turndrv => set link mode to autonegotiatingn echo dir_on > turndrv => enable Dynamic Rx Interrupt echo dir_off > turndrv => disable Dynamic Rx Interrupt echo swing_100 [gear] > turndrv => swing 100M tx gear echo swing_10 [gear] > turndrv => swing 10M tx gear echo rx_imp [level] > turndrv => adjust rx impedance, range:-4 ~ 7 echo timing [is_rise] [delay_time] [duty_cycle] [phase] > turndrv -
f10t 限制最大速率为 10Mbits/sec
需要进行一次自协商才能切换成10M / # echo f10t > /sys/devices/virtual/sstar/emac0/turndrv SPEED_10 / # echo an > /sys/devices/virtual/sstar/emac0/turndrv phy_start_aneg
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an 进行自协商
/ # echo an > /sys/devices/virtual/sstar/emac0/turndrv phy_start_aneg
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dir_on 开启RX DELAY动态调整阈值
/ # echo dir_on > /sys/devices/virtual/sstar/emac0/turndrv rx_stats_enable: 1
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dir_off 关闭RX DELAY动态调整阈值
/ # echo dir_off > /sys/devices/virtual/sstar/emac0/turndrv rx_stats_enable: 0
7. API参考¶
EMAC无对外API
8. FAQ¶
Q1：启机日志出现"xxx could not connect to PHY"，并且网络无法通信
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检查padmux.dtsi中RMII的引脚配置是否打开，并且确认引脚配置是否有冲突。
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确认使用的phy的reset时序。若存在反向电路，则需要在dts emac节点中添加"reset_reverse"属性，反之则需要去掉"reset_reverse"属性。同时需确认保持电平的时间是否符合phy要求
图8-1 reset_reverse dts -
若使用的phy非sstar提供，则需要找对应phy厂商确认是否需要专用的phy驱动支持
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检查硬件接线是否正确，有无接错、虚焊、短接等等情况
Q2：设备出现丢包多，网络速率上不去现象
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需检查设备和对端的link mode是否一致，可通过"./ethtool eth0"命令查看当前的phy link mode
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需检查网线物理连接是否松动，以及网线本身质量是否合格
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检查网络环境是否正常，如是否开启了防火墙，是否中转设备(路由器, 交换机)有做了影响带宽的qos策略等等。可以改为直连环境验证排查（如DUT直连PC）。
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检查设备的cpu负载是否过大，使得设备无法及时处理网络报文导致丢包。
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检查信号质量，可以通过配置对应的phy寄存器，调整phy端驱动能力。
Q3：在不使用网络的情况下，保留EMAC模块是否会有额外功耗？
不会有额外功耗。只要网口处于down状态，就不会开启EMAC clk，可通过"ifconfig"命令查看当前是否有开启的网口