以太网驱动

概述

以太网（Ethernet）是一种广泛应用于局域网的计算机网络技术，用于实现设备间的高效数据通信。以太网基于有线介质的网络通信标准，定义了数据帧格式、传输协议及物理层规范。以太网拥有以下优势：

高可靠性
低延迟
强兼容性
成本可控

功能描述

支持两路以太网控制器
支持十兆、百兆和千兆模式
支持 RGMII 和 RMII PHY 接口
- RGMII 使用 1.8V 电压
- RMII 使用 3.3V 电压
支持全双工和半双工模式
支持 MAC 自环回调试
支持 Receive Checksum Offload
支持 TCP Segmentation Offload（TSO）
支持 UDP Fragmentation Offload（UFO）

配置流程

步骤 1：配置 U-Boot 设备树

U-Boot 中目前仅支持以太网控制器 eth0。 MTT E300 的设备树文件路径为：arch/arm/dts/。以下以现有的 aimodule 配置作为板级设备树文件示例。

打开 mthreads-m1000-aimodule.dts，找到 gem0 节点，并根据接口类型修改节点内容：

若为 RGMII 接口：
- 配置：phy-mode = "rgmii-id";
- 设置：v1_8 = <0>; 代表以太网使用 1.8V 电压
若为 RMII 接口：
- 配置：phy-mode = "rmii";
- 屏蔽 v1_8 = <0>;，使用默认的 3.3V 电压
网速配置：
- 若为千兆网络：max-speed-mhz = <1000>;
- 若为百兆网络：max-speed-mhz = <100>;

步骤 2：配置 ACPI table

以太网的 ACPI table 配置文件位于 uboot 源码中的 board/mthreads/common/AcpiTables/Common/Ethernet.asl。该文件支持 2 路以太网：ETH0 和 ETH1。

Name (_HID, "CSET0001")

Name: 声明一个名字对象（ACPI 语法）。_HID: 是 ACPI 的标准设备标识符（Hardware ID）。"CSET0001": 是这个设备的硬件 ID 字符串。

Name (_UID, Zero)

_UID 是 ACPI 中的唯一标识符（Unique ID）。它和 _HID（硬件 ID）一起用于唯一标识设备，尤其是当有多个设备具有相同 _HID 时。Zero 是 ACPI 定义的一个常量，代表数值。

Method (_STA)
  {
    Return (0xf)
  }

_STA 是一个标准的 ACPI 方法，表示设备的状态（_STA）。全称为 Status，用于告知操作系统当前设备是否存在、是否已启用、是否可用于子设备枚举。_STA 方法应返回一个位掩码（bitmask），每一位表示设备的某种状态。bit0：设备存在；bit1：设备已启用；bit2：设备可用于 I/O；bit3：子设备应被枚举。此处返回 0xF 表示上述各 bit 均为 1。

Name (_CCA, 0x0) 这是用于 ACPI 设备描述中的一条标准属性，表示该设备的 Cache Coherency Attribute，也就是缓存一致性属性。这里的值是 0 表示该设备不具备缓存一致性，即 non-coherent。

Name (_DEP, Package ()  // _DEP: Dependencies
  {
      _SB.CRG
  })

是对 _DEP 这一标准 ACPI 对象的定义，它表示该设备对系统中其它设备或对象的依赖关系（Dependencies）。它是一个 Package 类型的对象，列出当前设备在初始化之前所依赖的其它对象（通常是设备）。通常用于告诉操作系统：我需要先有某个设备或对象准备好，我才能正常工作。_SB.CRG 是当前设备所依赖的对象，全路径是 _SB.CRG。_SB：系统总线（System Bus）节点。CRG：时钟控制器。

Method (_INI) {
   SSID(0x73d500, ETH0_STREAM_ID)
   IOSW(GID_ETH0, POWERSTAT_NORMAL)
  }

是 ACPI 中设备的 _INI 方法，表示设备初始化逻辑，但里面调用了两个非标准的、平台自定义方法：SSID 和 IOSW。_INI 是 ACPI 中每个 Device 或 Scope 对象都可以定义的初始化方法。操作系统会在设备被枚举之后、设备驱动绑定之前调用 _INI，用于初始化该设备的 ACPI 逻辑状态。SSID(0x73d500, ETH0_STREAM_ID)：将 0x73d500 寄存器的值写为 42（这里 ETH0_STREAM_ID 的值是 42）。IOSW(GID_ETH0, POWERSTAT_NORMAL)：切换以太网 0 的 gpio 状态为 normal。

Name (_CRS, ResourceTemplate ()
  {
    Memory32Fixed (ReadWrite,
      0x734000,
      0x2000,
    )
    Interrupt (ResourceConsumer, Level, ActiveHigh, Exclusive, ,, )
    {
      99,
      98,
      97,
      96,
    }
  })

是定义该设备的 _CRS 方法（Current Resource Settings），其作用是告诉操作系统这个设备所使用的硬件资源（内存、IO、IRQ 等）。Memory32Fixed (ReadWrite, 0x734000, 0x2000) 表示该设备的 MMIO（寄存器映射）地址，驱动会 ioremap() 后访问。Interrupt (...) { 99, 98, 97, 96 } 表示该设备使用了中断资源。ResourceConsumer 表示这是一个使用（而非提供）中断的设备。Level 表示电平触发。ActiveHigh 表示高电平有效。Exclusive 表示中断不可共享。{ 99, 98, 97, 96 } 表示用到的中断号。

Name (_DSD, Package () { [...] }) 是 ACPI 中的 Device Specific Data (_DSD) 描述，用于向操作系统传递设备特定的属性。ToUUID ("daffd814-6eba-4d8c-8a91-bc9bbf4aa301")：这是 Device Properties UUID，这是 ACPI 官方为 _DSD 定义的标准 UUID，用来标识属性是键值对形式。Package () { ... } 包含多个键值对，这些是具体的属性定义，以 "key", value 的形式存在，每个用 Package (0x02) 包裹。

Package () {
  "clock-names",
  Package () { "pclk", "hclk", "tx_clk", "tsu_clk" }
}

定义设备所需时钟的逻辑名称。和 "clocks" 一一对应。驱动中通常会通过 clk_get(dev, "pclk") 获取对应时钟。

Package () {
  "clocks",
  Package () {
      [...]
  }
}

给出实际的时钟控制器引用以及对应的时钟编号。^CRG 表示当前作用域（当前 device）中的父级 CRG 设备（时钟控制器）。后面是该控制器下的具体时钟编号或 ID（PERI_GMAC0_PCLK 等。这些信息通常对应到 Linux 的 clk_get() 框架。

Package () {
  "phy-mode",
  Package () { "rgmii-id" }
}

指定该以太网设备使用的 PHY 接口类型。"rgmii-id" 表示 RGMII 接口，并开启了内部延迟（Internal Delay）。如果使用 rmii，可以写为 Package () rgmii-id。

下半部分的 ETH1 参照上述描述。

步骤 3：配置 Linux 设备树

如果使用设备树方式启动内核，可以按如下方法配置以太网的设备树。

Linux 中 MTT E300 的设备树文件路径为： arch/arm64/boot/dts/m1000/

以下以 T021 板为板级设备树文件示例：

步骤 1：配置 GEM 控制器节点

打开 m1000-t021.dtsi 文件，查找 gem0 到 gem1 节点，分别对应以太网控制器 eth0 和 eth1。

在节点中配置 PHY 接口模式：

RGMII 接口：
- 添加：phy-mode = "rgmii-id";
- 注释：no-c45 行（适用于 C22 PHY）
RMII 接口：
- 添加：phy-mode = "rmii";
- 打开：no-c45 行（适用于不支持 Clause 45 的 PHY）

步骤 2：配置 pinctrl 引脚

打开 m1000-t021.dts 文件，在 gem0 到 gem1 节点中添加：

pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <...>; // 引用具体引脚组

RGMII 接口配置：

E300 076 图示

提示

注意：如果上述 pin 在设备树中未定义，需手动添加定义。

具体请参考 pinctrl 一章，定义时应确保以下属性正确配置。

所有 pin 必须配置：

drive-strength = <8>;
power-source = <1800>;
function-value = <1>;

RMII 接口配置：

E300 077 图示

提示

注意：如果上述 pin 在设备树中未定义，需手动添加定义。

具体请参考 pinctrl 一章，定义时应确保以下属性正确配置。

所有 pin 必须配置：

drive-strength = <8>;
power-source = <3300>;

以下引脚需设置为 function-value = <2>：

pin 21–24
pin 27–30
pin 35–38
pin 41–44

其余所有引脚设置为 function-value = <1>

步骤 4：配置内核

在 linux 内核的配置菜单中要选中 MTT E300 ethernet 的驱动，路径如下：

│ Symbol: MACB
[=y]                                 

  │ Type  : tristate                       

  │ Defined at drivers/net/ethernet/cadence/Kconfig:22    
  │   Prompt: Cadence MACB/GEM
support              

  │   Location:                          

  │     -
> Device Drivers                           
  │       -> Network device support (NETDEVICES [=y])
  │         -> Ethernet driver support (ETHERNET [=y]) 

  │           -> Cadence devices (NET_VENDOR_CADENCE
[=y])  


│          -> Cadence MACB/GEM support (MACB
[=y])   

选中 Cadence devices，然后选中 Cadence MACB/GEM support 和 Cadence MACB/GEM debugfs support。

调试方法说明

以太网常用的调试工具包括 ping、iperf3、ethtool 等。

ping 用于检测网络连通性。例如：
```
ping -c4 www.example.com
```
发送 4 个 ICMP 包，显示延时和丢包率。
iperf3 用于网络性能测试。
- 服务端：
```
iperf3 -s
```
- 客户端：
```
iperf3 -c <服务器 IP>
```
  常用参数包括：
  - -p 指定端口
  - -t 设定测试时长（秒）
  - -i 定义报告间隔（秒）

ethtool 用于查询、配置网卡参数，故障诊断和性能调优。常用命令示例如下：

  ethtool eth0              # 显示设备信息
  ethtool -s eth0 speed 1000 duplex full autoneg off  # 设置速率、双工模式和自动协商
  ethtool -i eth0           # 查看驱动及固件信息

常见问题

Q：如何配置 RGMII 接口的 TX 和 RX 延时 2ns？

A：在设备树中通过设置 phy-mode 来控制延时：

phy-mode = "rgmii-id"; 表示 TX 和 RX 都延时 2ns。
phy-mode = "rgmii-txid"; 表示仅 TX 延时 2ns。
phy-mode = "rgmii-rxid"; 表示仅 RX 延时 2ns。
phy-mode = "rgmii"; 表示 TX 和 RX 都不延时。

概述​

功能描述​

配置流程​

步骤 1：配置 U-Boot 设备树​

步骤 2：配置 ACPI table​

下半部分的 ETH1 参照上述描述。​

步骤 3：配置 Linux 设备树​

步骤 4：配置内核​

调试方法说明​

常见问题​

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