工业以太网PHY驱动适配参考文档(完结篇)

原创 瑞萨MCU小百科 2024-02-22 12:00


目录

  • 以太网PHY硬件连接

  • MAC与PHY之间的接口标准MII/GMII

  • 以太网PHY寄存器分析

  • 以太网PHY驱动软件配置

  • 其它


我们对g_ethercat_ssc_port0_ext_cfg这个全局变量深入追踪,其成员变量 g_ether_PHY0,正好是一个PHY实例的详细描述体。

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/* Instance structure to use this module. */const ether_PHY_instance_t g_ether_PHY0 ={    .p_ctrl        = &g_ether_PHY0_ctrl,    .p_cfg         = &g_ether_PHY0_cfg,    .p_api         = &g_ether_PHY_on_ether_PHY};


其中g_ether_PHY0_cfg是pyh实例的配置结构体:

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const ether_PHY_cfg_t g_ether_PHY0_cfg ={
   .channel                   = 0,    .PHY_lsi_address           = 0,    .PHY_reset_wait_time       = 0x00020000,    .mii_bit_access_wait_time  = 0,                         // Unused    .flow_control              = ETHER_PHY_FLOW_CONTROL_DISABLE,    .mii_type                  = (ether_PHY_mii_type_t) 0,  // Unused    .p_context                 = NULL,    .p_extend                  = &g_ether_PHY0_extend};


这里又通过p_extend 做了扩展配置(其实可以合并在一起)如下所示:

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const ether_PHY_extend_cfg_t g_ether_PHY0_extend ={    .port_type          = ETHER_PHY_PORT_TYPE_ETHER_CAT,    .PHY_chip           = (ether_PHY_chip_t) ETHER_PHY_CHIP_VSC8541,    .mdio_type          = ETHER_PHY_MDIO_GMAC,
   .bps                = ETHER_PHY_SPEED_100,    .duplex             = ETHER_PHY_DUPLEX_FULL,    .auto_negotiation   = ETHER_PHY_AUTO_NEGOTIATION_ON,
   .PHY_reset_pin      = BSP_IO_PORT_20_PIN_7,    .PHY_reset_time     = 15000,
   .p_selector_instance = (ether_selector_instance_t *)&g_ether_selector0,};


可以看到上面的扩展配置当中,PHY的具体硬件型号都已经列出,如PHY_chip = (ether_PHY_chip_t) ETHER_PHY_CHIP_;


可以看到在示例代码当中已经支持的PHY如下所示:

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/** Identify PHY-LSI */typedef enum e_ether_PHY_chip{    ETHER_PHY_CHIP_VSC8541 = (1 << 0), ///< VSC8541    ETHER_PHY_CHIP_KSZ9131 = (1 << 1), ///< KSZ9131    ETHER_PHY_CHIP_KSZ9031 = (1 << 2), ///< KSZ9031    ETHER_PHY_CHIP_KSZ8081 = (1 << 3), ///< KSZ8081    ETHER_PHY_CHIP_KSZ8041 = (1 << 4)  ///< KSZ8041} ether_PHY_chip_t;


这里具体看一下 g_ether_selector0 这个 ether_selector_instance_t 类型的全局指针,指向 selector driver实例的成员变量:

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typedef struct st_ether_selector_instance{    ether_selector_ctrl_t      * p_ctrl; ///< Pointer to the control structure for this instance    ether_selector_cfg_t const * p_cfg;  ///< Pointer to the configuration structure for this instance    ether_selector_api_t const * p_api;  ///< Pointer to the API structure for this instance} ether_selector_instance_t;


这又是一个类似的结构体,通过三个指针来分别指向结构本身,selector的具体配置,和配置selector过程中所需要用的的成员方法api.


看一下selector的具体配置信息:

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typedef struct st_ether_selector_cfg{    uint8_t port;                              ///< Port number    ether_selector_PHYlink_polarity_t PHYlink; ///< PHY link signal polarity
   ether_selector_interface_t interface;      ///< Converter mode    ether_selector_speed_t     speed;          ///< Converter Speed    ether_selector_duplex_t    duplex;         ///< Converter Duplex    ether_selector_ref_clock_t ref_clock;      ///< Converter REF_CLK    void const               * p_extend;       ///< Placeholder for user extension.} ether_selector_cfg_t;


可以看到selector 对应的端口号,PHY连接信号对应的极性,接口模式,速率,全双工,以及外部时钟输入。再看一下配置selector的过程中所需要用到的API函数:

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const ether_selector_api_t g_ether_selector_on_ether_selector ={    .open         = R_ETHER_SELECTOR_Open,    .converterSet = R_ETHER_SELECTOR_ConverterSet,    .close        = R_ETHER_SELECTOR_Close,    .versionGet   = R_ETHER_SELECTOR_VersionGet};


其最主要的成员方法就是R_ETHER_SELECTOR_Open做了些什么:


先初始化ETHER_SELECTOR 

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 /* One time initialization for all ETHER_SELECTOR instances. */    r_ether_selector_state_initialize();
   /* Unlock write access protection for Ethernet subsystem registers */    r_ether_selector_reg_protection_disable(p_reg_ethss);      /* Set the function of Ethernet ports. */    sw_mode = ETHER_SELECTOR_CFG_MODE;    p_reg_ethss->MODCTRL_b.SW_MODE = sw_mode & ETHER_SELECTOR_MODCTRL_BIT_SWMODE_MASK;        /* Set the MAC of all port for half-duplex.  */    p_reg_ethss->SWDUPC_b.PHY_DUPLEX = 0;        /* Set all Ethernet switch port to select not use 10Mbps.  */    p_reg_ethss->SWCTRL_b.SET10 = 0;


根据端口号来选择对应控制寄存器

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/* Set RGMII/RMII Converter configuration */    switch (port)    {        case 0:        {            p_reg_convctrl = (uint32_t *) &p_reg_ethss->CONVCTRL[0];            break;        }
       case 1:        {            p_reg_convctrl = (uint32_t *) &p_reg_ethss->CONVCTRL[1];            break;        }
       case 2:        default:        {            p_reg_convctrl = (uint32_t *) &p_reg_ethss->CONVCTRL[2];            break;        }    }


根据指向selector的配置信息:

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const ether_selector_cfg_t g_ether_selector0_cfg ={    .port                      = 0,    .PHYlink                   = ETHER_SELECTOR_PHYLINK_POLARITY_LOW,    .interface                 = ETHER_SELECTOR_INTERFACE_RGMII,    .speed                     = ETHER_SELECTOR_SPEED_100MBPS,    .duplex                    = ETHER_SELECTOR_DUPLEX_FULL,    .ref_clock                 = ETHER_SELECTOR_REF_CLOCK_INPUT,    .p_extend                  = NULL,};


来对CONVCTRL[port_number]寄存器做相应的配置


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这里结合RZ/T2M的用户手册,很容易理解其中的意思:


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结合代码来看,总体ETHER_SELECTOR 的驱动的配置流程图台下所示:


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在对ETHER_SELECTOR驱动做完配置后,下面具体看一下对ETHER_PHY_CHIP这个PHY,代码具体做了哪些操作:


首先是做初始化:


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oid ether_PHY_targets_initialize_vsc8541 (ether_PHY_instance_ctrl_t * p_instance_ctrl){    /* Vendor Specific PHY Registers */ #define ETHER_PHY_REG_LED_MODE_SELECT                 (0x1D) #define ETHER_PHY_REG_LED_BEHAVIOR                    (0x1E) #define ETHER_PHY_REG_EXTEND_GPIO_PAGE                (0x1F)...


这个初始化函数,并没有对IEEE 标准规定的16个寄存器做读写操作,只对厂商自定义的寄存器做了配置。初始化完成之后,对是否打开自动协商的功能对PHY进行了读写:


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这里可以看到对PHY芯生来说,需要配置的寄存器并不是很多,大多数情况下,把自动协商寄存器配置好,就可以了。除此之后就是厂商自定义的寄存器的一些自定义的功能。这部分功能需要结合用户手册来理解和使用,大部分也是用来调试和指示的作用以及一些IEEE基本标准之外的特色功能,比如节能标准之类的。


对于用户说来,搞清楚数据结构之间的关联,剩下的就是驱动代码的执行逻辑,考虑到执行逻辑并不复杂,这里不展开来说。用户可以参考录屏材料进一步深入了解。


其它

经过验证的PHY芯片列表:


您可复制下方网址到浏览器中打开进入瑞萨中文论坛查看:

https://community-ja.renesas.com/zh/forums-groups/mcu-mpu/


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END

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