phy子系统分析

来源：互联网发布：无人机电调算法编辑：程序博客网时间：2024/05/22 06:29

linux PHY 驱动

firefly-3399
linux内核版本：4.4
MAC（Media Access Control）
1.网络硬件部分
2.驱动部分

参考博客
http://www.jianshu.com/p/77bb0ba1768c
http://www.360doc.com/content/13/0717/16/2768962_300623597.shtml
http://www.latelee.org/programming-under-linux/linux-phy-driver.html
https://www.cnblogs.com/jason-lu/articles/3195473.html
http://blog.csdn.net/heli200482128/article/details/54091677

1.MAC和PHY硬件及接口协议

1.1网络硬件组成

网络有PHY，MAC和CPU组成。针对不同的组合形式可以有下面几种类型
方案一： CPU集成了MAC和PHY
方案二： CPU集成MAC，PHY采用独立芯片（3399是这种）
方案三： CPU不集成MAC与PHY，MAC与PHY采用集成芯片

由于在 RK 系列的 SoC 中内置了以太网 MAC 控制器，所以只需要搭配一颗以太网 PHY 芯片，
即可实现以太网卡功能。按照规范，即使是不同厂家的 PHY，仍然有一部分寄存器的定义是通用的，
只要配置了这些通用的寄存器，基本上 PHY 就可以正常工作。

1.2如何进行数据传输

在软件上网络的操作分为下面几步：

为数据收发分配内存
初始化MAC寄存器
初始化PHY寄存器
启动收发

1.3 MAC与PHY

收发数据这种耗时的事情，使用DMA是最合适的。CPU只需要告诉DMA起始地址和长度剩下的事情就可以自动完成，一般在MAC中有一组寄存器专门记录数据地址，cpu按照MAC的要求把数据放好后，启动MAC的数据发送就可以了

左边的连接在处理器上，右边的连接PHY芯片，MII DATA 与MIIM是与PHY进行数据传输和控制的

PHY芯片上的寄存器CPU不可以直接访问，只能通过MAC上的MIIM寄存器实现间接访问；右边就是我们的网口

1.4PHY与MAC之间的接口

RK3399使用的是RGMII，RGMII即Reduced GMII，是RGMII的简化版本，将接口信号线数量从24根减少到14根(COL/CRS端口状态指示信号，这里没有画出)，时钟频率仍旧为125MHz，TX/RX数据宽度从8为变为4位，为了保持1000Mbps的传输速率不变，RGMII接口在时钟的上升沿和下降沿都采样数据。在参考时钟的上升沿发送GMII接口中的TXD[3:0]/RXD[3:0]，在参考时钟的下降沿发送GMII接口中的TXD[7:4]/RXD[7:4]。RGMI同时也兼容100Mbps和10Mbps两种速率，此时参考时钟速率分别为25MHz和2.5MHz。另外，MDC和MDIO是MIIM（MII Management）用来配置PHY寄存器的

RGMII接口

2.驱动

PHY驱动phy_init  //.\kernel\drivers\net\phy\phy_device.c    mdio_bus_init        class_register  在/sys/class/下创建mdio_bus        bus_register    创建总线mdio_bus    phy_drivers_register        phy_driver_register  注册phy_driver            new_driver->driver.name = new_driver->name;      //可以搜索设备树中的这个名字            new_driver->driver.bus = &mdio_bus_type;            new_driver->driver.probe = phy_probe;           //当匹配成功回调用的函数            new_driver->driver.remove = phy_remove;            driver_register(&new_driver->driver);           //device_driver注册phy_driver注册成功了，等待phy_device的注册。根据测试发现phy_device的注册不依靠设备树（根据上面驱动的名字在设备树中搜不到），该设备的注册在后面的MDIO驱动中调用mdiobus_register中会注册phy_deviceMAC驱动        rk3399.dtsi        gmac: ethernet@fe300000 {                compatible = "rockchip,rk3399-gmac";                reg = <0x0 0xfe300000 0x0 0x10000>;                rockchip,grf = <&grf>;                interrupts = <GIC_SPI 12 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;                interrupt-names = "macirq";                clocks = <&cru SCLK_MAC>, <&cru SCLK_MAC_RX>,                         <&cru SCLK_MAC_TX>, <&cru SCLK_MACREF>,                         <&cru SCLK_MACREF_OUT>, <&cru ACLK_GMAC>,                         <&cru PCLK_GMAC>;                clock-names = "stmmaceth", "mac_clk_rx",                              "mac_clk_tx", "clk_mac_ref",                              "clk_mac_refout", "aclk_mac",                              "pclk_mac";                resets = <&cru SRST_A_GMAC>;                reset-names = "stmmaceth";                power-domains = <&power RK3399_PD_GMAC>;                status = "disabled";        };        rk3399-firefly-linux.dts        &gmac {                phy-supply = <&vcc_phy>;    //phy供电有&vcc_phy提供                phy-mode = "rgmii";         //rgmii 或 rmii                clock_in_out = "input";     //时钟由PHY输入给MAC                snps,reset-gpio = <&gpio3 15 GPIO_ACTIVE_LOW>;                snps,reset-active-low;                snps,reset-delays-us = <0 10000 50000>;                assigned-clocks = <&cru SCLK_RMII_SRC>;     //MAC的时钟源                assigned-clock-parents = <&clkin_gmac>;     //MAC父时钟，下面再继续看                pinctrl-names = "default";                pinctrl-0 = <&rgmii_pins>;          //必须和phy-mode一致                tx_delay = <0x28>;                rx_delay = <0x11>;                status = "okay";        };        clkin_gmac: external-gmac-clock {                compatible = "fixed-clock";                clock-frequency = <125000000>;      //125Mhz                clock-output-names = "clkin_gmac";                #clock-cells = <0>;        };E:\linux_kernel\hfs-workstation\rk3399-linux-origin-2017.4.5\kernel\drivers\net\ethernet\stmicro\stmmac\dwmac-rk.c通过上面的设备树成功匹配了平台设备module_platform_driver(rk_gmac_dwmac_driver)rk_gmac_probe    of_device_get_match_data  //返回的是匹配的of_device_id的data    stmmac_get_platform_resources(pdev, &stmmac_res)  //利用设备树中资源给stmmac_res赋值        stmmac_res->irq = platform_get_irq_byname(pdev, "macirq")  //名字和设备树对应上        platform_get_resource   //得到IORESOURCE_MEM资源，然后映射后填充到stmmac_res    plat_dat = stmmac_probe_config_dt(pdev, &stmmac_res.mac)   //填充plat_dat        of_get_mac_address   //得到mac地址        plat->interface = of_get_phy_mode(np)   // 得到接口类型，设备树中是RGMII        of_property_read_u32   //得到max speed        ...     //一些赋值    plat_dat->has_gmac = true;    plat_dat->init = rk_gmac_init;          //选择MAC与PHY通信接口（RGMII/GMII）    plat_dat->exit = rk_gmac_exit;    plat_dat->fix_mac_speed = rk_fix_speed;    plat_dat->get_eth_addr = rk_get_eth_addr_vendor;    rk_gmac_setup  //分配填充bsp_priv然后放到plat_dat->bsp_priv        bsp_priv = devm_kzalloc(dev, sizeof(*bsp_priv), GFP_KERNEL)  //分配结构体        bsp_priv->phy_iface = of_get_phy_mode(dev->of_node) //接口类型RGMII        of_property_read_string //和设备树对应上，给bsp_priv->clock_input = true;        of_property_read_u32  //读取设备树“tx_delay”,bsp_priv->tx_delay = 0x28;        of_property_read_u32  //读取设备树“rx_delay”,bsp_priv->rx_delay = 0x11;        gmac_clk_init   //配置了clk到bsp_priv    rk_gmac_init   //gmac初始化        bsp_priv->ops->set_to_rgmii(bsp_priv, bsp_priv->tx_delay,bsp_priv->rx_delay)  //rk_gmac_ops的set_to_rgmii方法            regmap_write  // 写了几次寄存器        phy_power_on        gmac_clk_enable        pm_runtime_enable        pm_runtime_get_sync    stmmac_dvr_probe   //E:\linux_kernel\hfs-workstation\rk3399-linux-origin-2017.4.5\kernel\drivers\net\ethernet\stmicro\stmmac\stmmac_main.c          alloc_etherdev   //分配net_device        stmmac_set_ethtool_ops  //设置了好多钩子函数        dev_set_drvdata  //把priv->dev == device->driver_data        stmmac_verify_args   //合适一些驱动参数        stmmac_hw_init  //初始化mac并且得到能力        ...        stmmac_mdio_register //mdio bus 注册            mdiobus_alloc  //分配一个mii_bus            new_bus->read = &stmmac_mdio_read;   //读取phy内部寄存器的数据            new_bus->write = &stmmac_mdio_write;    //写phy内部寄存器的数据            new_bus->reset = &stmmac_mdio_reset;   //重制MII总线            mdiobus_register   //注册mii_bus                device_register  //注册设备文件                bus->reset(bus); //总线复位                mdiobus_scan //循环扫描phy设备                    phydev = get_phy_device(bus, addr, false);  //获取创建phy设备                    err = phy_device_register(phydev);  //注册phy设备                bus->state = MDIOBUS_REGISTERED;  //状态设置为已注册        register_netdev  //注册net_device，里面有个operations函数集合当执行ifconfig eth0 up 后，执行了E:\linux_kernel\hfs-workstation\rk3399-linux-origin-2017.4.5\kernel\drivers\net\ethernet\stmicro\stmmac\stmmac_main.c的stmmac_open函数，在执行后phy_drivers的probe函数才会执行stmmac_open    stmmac_check_ether_addr  //检查mac地址是否无效的    stmmac_init_phy   //初始化phy        phy_connect  //连接ethernet设备和PHY设备            bus_find_device_by_name  //从mdio总线上根据名字查找device            to_phy_device   //通过device得到phy_device            phy_connect_direct   //连接ethernet设备和特定的PHY设备                phy_attach_direct                    err = d->driver->probe(d);  //phy_drivers的probe函数                    device_bind_driver   //绑定驱动到设备                    phy_init_hw   //（这里加了修改时钟的函数，硬件改了phy）                phy_start_machine   //启动PHY状态机    alloc_dma_desc_resources  //分配TX/RX资源    init_dma_desc_rings  //初始化RX/TX的回环描述    stmmac_hw_setup  //设置mac为可用状态，配置mac核心寄存器，然后DMA数据准备接收和发送    phy_start   //从新启动PHY设备

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