以太网

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概述

BK7258 集成一路 10/100M 以太网 MAC，通过 RMII 接口与外部 PHY 相连， 在 lwIP 协议栈中注册为独立的网络接口。主要参数如下：

项目

说明

MAC 控制器

Synopsys DWC_ether_qos，支持 10/100M

寄存器基址

0x460a0000

接口类型

RMII，固定不可切换

数据有效信号

RXDV（不使用 CRS_DV）

PHY 型号

SMSC LAN8710 / LAN8720

PHY 地址

MDIO 自动扫描，典型值为 1

引脚组

两组可选，编译期由 Kconfig 决定

发送描述符

32 个

接收描述符

16 个

接收缓冲

1536 字节 × 24 个，32 字节对齐，位于 SRAM

示例工程

projects/eth_example

以太网驱动位于 middleware/driver/eth/，lwIP 移植层位于 components/lwip_intf_v2_1/lwip-2.1.2/port/ethernetif.c。 AP 与 CP 两个子系统都包含完整的驱动代码，但同一时刻只能由其中一个子系统使用以太网。

备注

0x48080000 在 BK7258 上是 DMA2D 模块的基址，不是以太网。 从其它平台移植寄存器读写脚本时，请先确认基址。

1 硬件设计

1.1 参考时钟

RMII 接口需要一路 50MHz 参考时钟（REF_CLK）。该时钟由板级硬件提供，软件不负责产生。

SMSC LAN8710/LAN8720 自带晶振（通常为 25MHz 晶振或 50MHz 有源晶振）， 由 PHY 从 REF_CLK 引脚将 50MHz 输出给 MAC。SoC 侧仅做两件事：

  • 将对应引脚复用为 GPIO_DEV_ENET_REF_CLK

  • 使能 MAC 模块时钟门控 enet_cken

因此软件侧不存在时钟方向、PLL 校准值、锁定等待或时序偏移等可配置项。 硬件设计时请确认下列几点：

  • PHY 的晶振已正确起振，且频率符合 PHY 数据手册要求

  • PHY 的 strap 配置使其在 REF_CLK 引脚 输出 时钟

  • REF_CLK 走线尽量短，必要时加串阻，避免过冲影响 MAC 采样

重要

REF_CLK 缺失时最典型的现象是 MAC 软复位超时，日志中会打印 soft reset timeout。 此时 MDIO 通常仍然正常（MDC 由 MAC 自行产生，不依赖 REF_CLK）， 出现”能读到 PHY、但软复位失败”的组合时，应优先怀疑 REF_CLK。

1.2 引脚分配

以太网引脚有两组，由 Kconfig 在编译期二选一，运行时在 HAL_ETH_MspInit() 中通过 gpio_dev_map() 完成映射。信号与 GPIO 的对应关系固定，工程不能自行调整。

引脚组 0（CONFIG_ETH_PIN_GROUP0，默认）：

信号

GPIO

ENET_PHY_INT

GPIO27

ENET_MDC

GPIO29

ENET_MDIO

GPIO32

ENET_RXD0

GPIO33

ENET_RXD1

GPIO34

ENET_RXDV

GPIO35

ENET_TXD0

GPIO36

ENET_TXD1

GPIO37

ENET_TXEN

GPIO38

ENET_REF_CLK

GPIO39

引脚组 1（CONFIG_ETH_PIN_GROUP1）：

信号

GPIO

ENET_PHY_INT

GPIO46

ENET_MDC

GPIO47

ENET_MDIO

GPIO48

ENET_RXD0

GPIO49

ENET_RXD1

GPIO50

ENET_RXDV

GPIO51

ENET_TXD0

GPIO52

ENET_TXD1

GPIO53

ENET_TXEN

GPIO54

ENET_REF_CLK

GPIO55

两组引脚都与其它外设共享 pad，选择时需要注意冲突：

  • 引脚组 0 的第一复用功能是 JPEG_*，即 DVP 摄像头接口，同时还与 TOUCH、SPI0、I2C1、PWM6-11、SLCD 等复用。启用 DVP 摄像头时不能使用该组。

  • 引脚组 1 与 LCD 相关功能复用。启用 LCD 时不能使用该组。

备注

以太网引脚不经过工程的 usr_gpio_cfg.h 配置表。 HAL_ETH_MspInit() 中的映射是硬编码的，若需更换引脚只能修改 ethernetif.c。

2 配置说明

2.1 Kconfig 选项

以太网相关配置项定义在 middleware/driver/eth/Kconfig：

配置项

默认值

说明

CONFIG_ETH

n

以太网总开关

CONFIG_ETH_PIN_GROUP0

y

使用引脚组 0（GPIO27、29、32-39），与 DVP 摄像头冲突

CONFIG_ETH_PIN_GROUP1

n

使用引脚组 1（GPIO46-55），与 LCD 冲突

CONFIG_ETH_DHCP

n

开启则通过 DHCP 获取 IP，关闭则使用静态 IP

CONFIG_ETH_CSUM_OFFLOAD

y

IP/TCP/UDP/ICMP 校验和由硬件计算

CONFIG_ETH_PM_CB_SUPPORT

n

低功耗进入/退出回调支持，同时负责 ETH 域上电

CONFIG_ETH_PTP

n

IEEE 1588-2008 精确时间同步

CONFIG_ETH_VLAN

n

VLAN 支持

CONFIG_ETH_TSO

n

TCP 分段卸载

CONFIG_ETH_LPI

n

低功耗空闲。当前硬件不支持，请保持关闭

CONFIG_ETH_EEE

n

Wake over LAN

CONFIG_ETH_REGISTER_CALLBACKS

n

使用 HAL 回调注册机制

CONFIG_PHY_SMSC

y

SMSC 100M PHY 驱动（LAN8710/LAN8720）

CONFIG_PHY_MICREL_KSZ90X1

n

Micrel 千兆 PHY 驱动

CONFIG_PHY_REALTEK

n

Realtek PHY 驱动

启用以太网的最小配置如下：

CONFIG_ETH=y
CONFIG_ETH_PIN_GROUP0=y
CONFIG_PHY_SMSC=y
CONFIG_ETH_CSUM_OFFLOAD=y
CONFIG_ETH_PM_CB_SUPPORT=y

2.2 IP 地址配置

IP 获取方式由 CONFIG_ETH_DHCP 决定，缺省值定义在 components/lwip_intf_v2_1/lwip-2.1.2/port/net.c 的 eth_ip_settings：

  • 开启 CONFIG_ETH_DHCP：地址类型为 ADDR_TYPE_DHCP，链路 up 后自动发起 DHCP

  • 不开启：地址类型为 ADDR_TYPE_STATIC，使用结构体中的静态地址

需要修改静态地址时，直接调整 eth_ip_settings 中的 address、gw、 netmask、dns1 字段，注意这几个字段使用网络字节序。

3 快速开始

SDK 提供了以太网示例工程 projects/eth_example，编译命令如下：

make bk7258 PROJECT=eth_example

该工程本身不包含以太网业务代码，以太网由 bk_init() 自动拉起。 烧录运行后，正常情况下会依次看到 PHY 识别、链路建立与 IP 配置的日志：

netif st connected to SMSC LAN8710/LAN8720, mode rmii, phyad 1
ETH link up, speed 100M, Full-duplex
lwip:D(1740):eth ip start

拔掉网线时会打印链路断开：

lwip:D(872619):ETH link down
lwip:D(872619):eth ip down

备注

eth_example 当前在 AP 侧启用 CONFIG_ETH=y，CP 侧未启用； 且 AP 侧未开启 CONFIG_ETH_DHCP，因此默认使用静态 IP。 若需要 DHCP，请在 AP 侧配置中补充 CONFIG_ETH_DHCP=y。

4 驱动实现

4.1 启动调用链

以太网在系统初始化阶段被同步拉起，完整调用链如下：

main()
└─ bk_init()
   └─ app_eth_init()
      └─ net_eth_start()
         ├─ miiphy_init()          MDIO 总线初始化
         ├─ ieee8023_phy_init()    按 Kconfig 注册 PHY 驱动
         ├─ net_ipv4stack_init()   协议栈初始化
         ├─ net_eth_add_netif()    注册 netif，触发硬件初始化
         │  └─ ethernetif_init()
         │     └─ low_level_init()
         │        └─ HAL_ETH_Init()
         │           └─ HAL_ETH_MspInit()
         └─ 创建 eth_link 线程，每 200ms 轮询链路状态

链路状态变为 up 后，eth_link 线程会调用 eth_ip_start() 完成 IP 配置。

备注

app_eth_init() 不检查 net_eth_start() 的返回值，也没有重试机制。 如果初始化阶段硬件尚未就绪（例如 REF_CLK 还没有稳定），以太网不会自动恢复， 需要在应用层自行实现重试。

4.2 初始化流程

low_level_init() 的主要步骤：

  1. 分配私有数据结构 eth_mac_priv

  2. 填充 heth：MAC 地址、HAL_ETH_RMII_MODE、收发描述符表、接收缓冲长度 1536

  3. 调用 HAL_ETH_Init()，首次调用时触发 HAL_ETH_MspInit()

  4. 初始化零拷贝接收池 RX_POOL

  5. 设置 netif 的硬件地址、MTU 与 flags

  6. PHY 初始化：分配并注册 MDIO 总线，调用 phy_connect() 自动扫描 PHY， 随后执行 phy_config() 与 phy_startup()

  7. 创建事件队列与 EthIf 线程

HAL_ETH_MspInit() 按下列顺序完成底层初始化：

  1. 引脚复用：按 Kconfig 选定的引脚组，先 gpio_dev_unmap() 解除原有功能， 再 gpio_dev_map() 绑定到 ENET 功能

  2. 电源与睡眠投票（CONFIG_ETH_PM_CB_SUPPORT）：给 ETH 域上电，并禁止其进入低功耗

  3. MAC 软复位：写 ETH_RESET_CTRL（位于 ETH_BASE + 0x802*4）

  4. 使能模块时钟：置位 enet_cken

  5. 注册中断：注册 INT_SRC_ETH 的处理函数并使能

重要

HAL_ETH_MspInit() 受 if (heth->gState == HAL_ETH_STATE_RESET) 保护， 整个运行期最多执行一次。软复位超时后 gState 被置为 HAL_ETH_STATE_ERROR， 此后再次调用 HAL_ETH_Init() 只会重发一次软复位， 不会重新映射引脚、重新上电或重新使能时钟。 若需要完整重做硬件初始化，必须先将 gState 手动恢复为 HAL_ETH_STATE_RESET。

MAC 软复位通过轮询 DMAMR.SWR 位自清零来判断完成， 超时时间由 ETH_SWRESET_TIMEOUT 定义，为 500ms。该过程依赖有效的 RMII 参考时钟。

4.3 PHY 管理

驱动使用多 PHY 框架：CONFIG_ETH=y 时 smsc.c、realtek.c、 micrel_ksz90x1.c 等都会参与编译，但 ieee8023_phy_init() 只注册 Kconfig 中开启的驱动。phy_connect() 的 PHY 地址参数传入 -1， 表示扫描 MDIO 地址 0~31，再按读到的 PHY ID 匹配已注册的驱动。

PHY 复位仅通过 MDIO 软复位实现（写 BMCR_RESET 后轮询，上限 500ms）， 驱动中没有 GPIO 硬复位逻辑，也没有对应的 Kconfig 选项。 如果硬件设计了 PHY 复位引脚，需要在应用层自行控制。

LAN8710/LAN8720 的 REF_CLK 方向与 RMII 时序均由硬件 strap 决定， 驱动中没有相关寄存器配置。若 RMII 接口出现时序问题，只能从硬件侧（strap 电阻、 走线长度、串阻）着手。

5 调试命令

以太网没有专用的 CLI 命令，通用网络命令支持 eth 接口：

命令

说明

ip eth

查看或设置以太网接口的静态 IP

ipconfig eth

同 ip eth

mac

查看或设置以太网 MAC 地址

ping <ip>

连通性测试

6 常见问题

链路一直不 up，日志出现 soft reset timeout

MAC 软复位在 500ms 内未完成，几乎可以确定是 RMII 参考时钟缺失。 用示波器测量 REF_CLK 引脚（引脚组 0 为 GPIO39，引脚组 1 为 GPIO55） 是否有稳定的 50MHz。由于软件不产生该时钟，测不到即为硬件问题： PHY 晶振未起振、PHY 未上电，或 PHY 的 strap 被配置为期望时钟输入。

扫描不到 PHY

检查 MDC/MDIO 两根信号线的引脚复用是否正确、MDIO 是否有上拉电阻， 以及 PHY 地址 strap 的设置。注意 MDIO 不依赖 REF_CLK， 所以 MDIO 不通与 REF_CLK 无关，应从 MDIO 自身的连线与上拉排查。

以太网与摄像头或屏幕不能同时工作

引脚组 0 与 DVP 摄像头复用同一组 pad，引脚组 1 与 LCD 复用。 请根据实际使用的外设选择另一组引脚，或调整硬件设计。

链路已 up 但收发不通

可以逐层读取寄存器缩小范围：先看发送描述符的 OWN 位与写回错误标志， 判断软件是否正确交付；再看 MTL_TxQ0_Debug 的队列包计数， 判断帧是否进入 MTL 并被 MAC 取走；再看 Current_App_TxDesc 与 Current_App_RxDesc 是否推进，判断 DMA 是否在回收描述符。 使用 MMC 统计寄存器前，建议先在已知能正常通信的场景下确认它确实在计数。

获取不到 IP 地址

先确认 CONFIG_ETH_DHCP 的配置是否符合预期。该选项未开启时使用静态 IP， 不会发出 DHCP 请求。若已开启 DHCP 仍拿不到地址，用 ip eth 查看当前接口状态， 并确认链路已经 up。