飞腾E2000板载以太网适配

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所属分类:linux技术
摘要

本文参考资料:
飞腾5.10内核源码
飞腾E2000以太网驱动注册和使用简介
飞腾腾珑E2000软件编程手册V0.6.pdf
YT8521S初始化配置相关ver2.1.pdf
YT8521SH-CA_YT8521SC-CA_Datasheet_v1.02.pdf

飞腾E2000板载以太网适配

e20005.4.18macbyt8521

飞腾E2000嵌入式板卡的MAC芯片对应linux通用macb驱动,外接YT8521 PHY芯片。飞腾在5.10内核上进行过适配,现将其移植到麒麟5.4内核。

本文参考资料:
飞腾5.10内核源码
飞腾E2000以太网驱动注册和使用简介
飞腾腾珑E2000软件编程手册V0.6.pdf
YT8521S初始化配置相关ver2.1.pdf
YT8521SH-CA_YT8521SC-CA_Datasheet_v1.02.pdf

1. 设备树移植

phy-mode为MAC芯片与PHY芯片物理层的连接方式,这涉及到真实的物理连接方式,本文所用的硬件采用rgmii模式。

注:rgmii模式下,tx clk由mac提供,rx clK由phy提供。

macb0: ethernet@3200c000 { 		compatible = "cdns,phytium-gem-1.0"; 		reg = <0x0 0x3200c000 0x0 0x2000>; 		interrupts = <GIC_SPI 55 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, 						<GIC_SPI 56 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, 						... 						<GIC_SPI 30 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>, 						<GIC_SPI 31 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; 		clock-names = "pclk", "hclk", "tx_clk", "tsu_clk"; 		clocks = <&sysclk_250mhz>, <&sysclk_48mhz>, <&sysclk_48mhz>, <&sysclk_250mhz>; 		magic-packet; 		status = "okay"; 		phy-mode = "rgmii";         use-mii;         };

2. MACB驱动移植

飞腾5.10 macb驱动无法直接替换麒麟5.4 macb驱动,因此需要进行手动移植。
根据设备树知道硬件通过cdns,phytium-gem-1.0进行匹配,因此需要在macb_dt_ids中新增cdns,phytium-gem-1.0条目,并将phytium_gem1p0_config移植到麒麟5.4内核中。

drivers/net/ethernet/cadence/macb_main.c:  static const struct macb_config phytium_gem1p0_config = { 	.caps = MACB_CAPS_GIGABIT_MODE_AVAILABLE | 			MACB_CAPS_JUMBO | 			MACB_CAPS_GEM_HAS_PTP | 			MACB_CAPS_BD_RD_PREFETCH | 			MACB_CAPS_SEL_CLK, 	.dma_burst_length = 16, 	.clk_init = phytium_clk_init, 	.init = phytium_init, 	.jumbo_max_len = 16360, 	.sel_clk_hw = phytium_gem1p0_sel_clk, };  static const struct of_device_id macb_dt_ids[] = { 	... 	{ .compatible = "cdns,phytium-gem-1.0", .data = &phytium_gem1p0_config }, 	... }

由于麒麟5.4 macb驱动与飞腾5.10 macb驱动有所差别,仅移植以上部分还不够。
根据phytium_gem1p0_config的定义,其中包含了.sel_clk_hw = phytium_gem1p0_sel_clk,但在麒麟5.4 macb驱动中并未定义和使用phytium_gem1p0_sel_clk函数。
查看飞腾5.10内核phytium_gem1p0_sel_clk函数实现及调用,发现当caps & MACB_CAPS_SEL_CLK成立时该函数才会被调用,并且在麒麟5.4内核中存在功能等价的替代函数phytium_gem_sel_clk,该替代函数只有caps & MACB_CAPS_SEL_CLK_HW成立时才被调用。

飞腾5.10

drivers/net/ethernet/cadence/macb_main.c: static void macb_mac_link_up(struct phylink_config *config, 			     struct phy_device *phy, 			     unsigned int mode, phy_interface_t interface, 			     int speed, int duplex, 			     bool tx_pause, bool rx_pause) { ... ... 			if (bp->caps & MACB_CAPS_SEL_CLK) 					bp->sel_clk_hw(bp, speed); ... ... }

麒麟5.4

static void macb_handle_link_change(struct net_device *dev) { ... ...                         if (bp->caps & MACB_CAPS_SEL_CLK_HW)                                 phytium_gem_sel_clk(bp); ... ... }

综上,最终驱动的移植方案是使用phytium_gem_sel_clk + MACB_CAPS_SEL_CLK_HW替代phytium_gem1p0_sel_clk + MACB_CAPS_SEL_CLK如下:

drivers/net/ethernet/cadence/macb_main.c:  static const struct macb_config phytium_gem1p0_config = { 	.caps = MACB_CAPS_GIGABIT_MODE_AVAILABLE | 			MACB_CAPS_JUMBO | 			MACB_CAPS_GEM_HAS_PTP | 			MACB_CAPS_BD_RD_PREFETCH | 			MACB_CAPS_SEL_CLK_HW, 	.dma_burst_length = 16, 	.clk_init = phytium_clk_init, 	.init = phytium_init, 	.jumbo_max_len = 16360, 	//.sel_clk_hw = phytium_gem1p0_sel_clk, };  static const struct of_device_id macb_dt_ids[] = { 	... 	{ .compatible = "cdns,phytium-gem-1.0", .data = &phytium_gem1p0_config }, 	... }

3. 网络连通性调试

macb驱动移植成功之后,网络顺利UP,但无法ping通.
netstat -i可以看到存在RX-OK、TX-OK计数,并且计数正常累加。这里基本可以说明MAC层收发是正常的。
利用tcpdump抓包发现,虽然TX-OK正常累加,但对端陪测机无法抓到被测机所发的任何数据包,被测机能抓到陪测机发的数据包,基本确定网络只能收不能发。

3-1. MACB驱动环回测试

飞腾腾珑E2000软件编程手册V0.6.pdf中,以太网基地址如下:

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mac基址

在0x00 network_control寄存器中bit1为本地环回寄存器,将该bit位置1。

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0x00 network_control

devmem2  $((0x32010000+0x00)) h #读0x00寄存器的值 0x1c devmem2  $((0x32010000+0x00)) h 0x1e #写0x00寄存器,将bit1置1.

进行ping环回抓包测试,测试通过,排除MAC层异常

3-2. YT8521 PHY工作模式及电压确认

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硬件工作模式

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电压

phy的工作模式和电压与硬件强相关,可以通过读取0xa001扩展配置寄存器,确认phy工作模式与实际物理连接是否一致。

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0xa001 扩展配置寄存器

root@kylin:/opt/phytool# ./phytool write eth1/0x0/0x1e  0xa001 && ./phytool eth1/0x0/0x1f ieee-phy: reg:0x1f val:0x8140

0xa001寄存器的值为0x8140,因此phy的工作模式配置为UTP_TO_RGMII,电压为3.3v。

3-3. YT8521 PHY环回测试

在YT8521SH-CA_YT8521SC-CA_Datasheet_v1.02.pdf中PHY环回寄存器中,0x00基本控制寄存器bit14位是环回使能位。

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0x00 Basic Control Register

需要说明的是在进行环回测试时,需要将PHY Autonet_En关闭,否则网口无法UP。

./phytool write eth1/0x0/0x00 0x4140 ./phytool eth1/0x0/0x00

这里phy 环回测试未通过,可以确定PHY未将数据发送出去,问题在PHY层发送方向

3-4. YT8521 PHY tx delay调整

RGMII模式下,MAC负责提供TX时钟,PHY提供RX时钟。通过macb驱动确认1000M带宽下tx时钟频率为125MHz,确认时钟频率正常。

drivers/net/ethernet/cadence/macb_main.c: static void macb_set_tx_clk(struct clk *clk, int speed, struct net_device *dev) { ... ...         switch (speed) { ... ...         case SPEED_1000:                 rate = 125000000;                 break;         default:                 return;         }          rate_rounded = clk_round_rate(clk, rate);         if (rate_rounded < 0)                 return;          /* RGMII allows 50 ppm frequency error. Test and warn if this limit          * is not satisfied.          */         ferr = abs(rate_rounded - rate);         ferr = DIV_ROUND_UP(ferr, rate / 100000); 		         if (ferr > 5)                 netdev_warn(dev, "unable to generate target frequency: %ld Hzn",                             rate);         if (clk_set_rate(clk, rate_rounded))                 netdev_err(dev, "adjusting tx_clk failed.n"); }

查看tx clk delay,读取0xa003寄存器,千兆带宽tx clk delay时延由bit3:0提供。

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0xa003

root@kylin:/opt/phytool# ./phytool write eth1/0x0/0x1e  0xa003 && ./phytool eth1/0x0/0x1f ieee-phy: reg:0x1f val:0x00f1

0xa003 bit3:0 默认为1,时延150ps,根据YT8521S初始化配置相关ver2.1.pdf资料,业内默认rgmii模式下tx clk delay默认为750ps。

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phy delay

修改0xa003寄存器为750ps,千兆依然不通,从150ps增加到450ps时,可以ping通,但存在丢包的情况,继续增加时延到1200ps(8*150ps)时,可以ping通,ping未看到丢包,千兆带宽测试正常。

./phytool write eth1/0x0/0x1e  0xa003 ./phytool write eth1/0x0/0x1f 0x00f8  

附:

时钟精度(Frequency Tolerance):时钟精度一般是25℃下测量额时钟相对于标准频率的偏差,单位ppm(百万分之一),例如测得精度为±15ppm,时钟频率为25MHz,周期为1/25MHz=40ns,精度偏差为40ns×(±15/1000000)=0.6ps
时钟温漂(Frequency versus Temperature Characteristics):由于晶振材料和工艺限制,致使时钟在不同的温度下精度会有较大偏差,单位也为ppm。例如温漂为±100ppm,时钟频率为25MHz,周期为1/25MHz=40ns,精度偏差为40ns×(±100/1000000)=4ps
时钟抖动(Jitter):晶振源固有的噪声和干扰通常会带来时钟信号的周期性偏差。单位一般为ps