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STM32 以太网 MAC Loopback 的实现

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STMCU小助手 发布时间:2022-7-29 15:59
前言
* K- e: M9 y7 @在 STM32 以太网调试中经常会遇到“设备接收不到数据”,或者“设备发出的数据对端设备收不到”之类的问题。遇到这类
( d- }+ S& s' w4 g问题首先要做的是定位问题发生的部位,这样做的好处就是可以指明下一步调试的方向,缩小分析的范围。以下图为例我们做个简单的说明,设备 A 和设备 B 通过以太网通信,现发现设备 B 无法接收设备 A 发送的消息,问题可能出现在几个地方:4 g/ q7 J9 }. R4 Q3 q5 ^2 T
应用层的程序,或者协议栈出错,数据根本没有到 STM32 以太网外设。这种情况我们在调试的时候,在以太网输出函数 low_level_output 中打个断点就可以检查出来。! ]! R9 h5 J* T" h- a6 p
STM32 以太网 MAC 出现问题,没有把数据发送出去。对于这种情况,可以通过 STM32 以太网的 MAC loopback 能来检查 MAC 的收发是否正常。
, R5 c2 `6 ]8 l. B# p# dSTM32 以太网 MAC 和外部 PHY 之间的通信出现问题。可以通过 PHY 提供的 loopback 功能来检查。- u: u# G  I5 L" M- d0 j6 [
设备 A 端的收发没有问题,问题可能出现在线路上或者设备 B。可以通过在网口的接线上做网线交叉,也就是将 RJ-45 接口中 TX+RX+连接,TX-RX-连接,来进行检查。" A4 P& e7 N9 r- `

" C2 \) f0 S5 b1 I3 O! O

6 R5 I9 y7 r5 A) ]) E* `* Y4 P K[@CIK(4{U4@P`QXH6W6UB8.png
0 c7 h; T- C4 Y* e6 f% a; ~7 b+ A- e' N  \- c0 n. l

( l+ J  y7 F3 s9 B' O7 t本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。/ k9 C  r! Y( w0 |
2 A8 m9 `9 _- u# a1 X
: K" C1 ~2 D7 V* U5 c2 [
MAC loopback 模式
+ }0 A+ M+ k) XMAC loopback 模式的使能很简单,将 ETH_MACCR 寄存器的 LM 位置位就可以了。4 o. s, u6 G% \; v5 F+ g) p6 ~
MAC loopback 模式使能后,MAC 发送的数据帧通过 MII 接口发送给外部 PHY 的同时也发送到 MAC 接收端。这里需要注意的是 STM32 MAC loopback 模式只支持在 MII 接口下工作。" V2 [4 \# J( D* z- d# v
% L2 E% N5 V, n- i& u1 ^% k- D

5 O$ e; I! m6 e 76)JS8V8GTL}CY18@~WSJ_W.png / ^# k' T/ O! C- M9 j

+ S5 U' h! e% {0 @2 h  m8 b
; X- ^' Q' w6 A& {( J
但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:
6 j" I& K9 Q" U6 o' }$ Q/ @MAC loopback 模式下,MII 接口的接收时钟(RX_CLK)和发送时钟(TX_CLK)还需要外部 PHY 来提供,所以PHY 的初始化不能省。
% B: J5 Y$ U, x以太网帧中的目标 MAC 地址应该和源 MAC 地址一样,或者设定为广播地址(FF:FF:FF:FF:FF:FF),否则 MAC 认将会过滤接收到的数据。或者将 ETH_MACFFR 寄存器的 RA 置位,以接收所有的以太网帧。5 S9 |8 h! T! D. }. N
• 对于 F7,H7 这类带有 cache 的 MCU 型号,需要注意接收/发送描述符和接收/发送 buffer 的地址,以及 cache 属性。因为这部分存放在 SRAM 的数据 CPU 和以太网 DMA 都会去读写,如果使能 cache(回写)可能会出现数据不一致的情况。也不能将其定义在 STM32F769 DTCM RAM 区域。. c9 h, }) f) v  D$ ~+ H5 P

% Q$ w1 J" n! }& M
1 p' o; Y: {. ]1 L" l
MAC loopback 例程 0 O# A8 ~5 G/ [/ \9 d. @
例程说明
- U( r7 c  ~. Z' c; E( O  \本文基于 STM32F769I-EVAL 板提供了一个以太网外设测试工程。工程中没有用到 TCP/IP 协议栈,只通过 STM32F7 的 HAL驱动层,实现了以太网 MAC 层的数据收发,同时也实现了 MAC loopback 的功能。这个测试工程的目的是,检测 STM32 5 k+ ~0 f  D/ ?  F: |' q) ^' s
太网外设的配置是否正确,工作是否正常。# Y( y, Y% J, [
这个例程提供两种工作模式:4 N+ T& R, ^! s+ ?9 q
正常模式+ `$ `+ c5 N: a2 Z) o$ h, W
在这种模式下,可以正常与另一个设备(PC 或者其他的开发板)通信,也就是可以发送和接收以太网帧。用户可以发送自定义的以太网帧数据,程序会自动构建以太网帧并发送。因为没有实现任何 TCP/IP 协议,如果想发送 IP 2 y% H( R5 k! A5 F* x2 F
或者 TCP/UDP 包,就需要自己先按照这些包的格式构建好数据。
: I' x6 D$ l  d8 bMAC loopback 模式' Q) h3 a+ T( s7 t  g
在这种模式下,STM32F769I-EVAL 板子发送的数据被直接送回到 MII 接口的接收端。如果此时网口还连接到另一个设备的话,该设备也是可以接收到数据的。( l& d3 `  |% E3 J4 Q( K' M/ \7 w

; j; c  z1 g% J4 L' |
# R! ?2 D8 {2 l: {  l0 l- N
例程配置 0 S: Z6 Y5 a) A: J; D
打开例程后,先要做以下的配置:& ?3 A9 h4 N2 |+ z* F9 w
设置目标 MAC 地址(dst_addr* O0 m( N* d- J6 g
如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。
2 v' i9 ~2 Y! C$ y如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。
( l. z# |0 ?0 z  K% ^6 B+ m& @定义帧数据的类型(frame_type
* H( S3 }! \8 V( L* s4 h( c7 t3 E可以发送自定义的帧数据类型,或者通用的预先定义好的帧数据类型。比如,如果发送的是 IPv4 的数据,frame_type 就是 0x0800;如果发送自定义的类型,则可以使用未被分配的数值。在这个 demo 中,用的是+ ^  e/ m- [6 U9 _0 P- B# k& q
0x0601。
( y! F7 P- q9 H- j1 g; t初始化要发送的数据 buffer  c  N+ D# o" g  e1 i. H( `) f
要发送的数据保存在 teststring 数组中。请注意,这个数组里只保存应用层要发送的数据,也就是以太网帧格式的数据段,不包括目标/MAC 地址,以太网帧数据类型和 CRC 校验码。
, C$ H* b9 {& m/ V. }2 a! H, a如果不使能 MAC loopback 功能,则在 main.h 中注释掉 MAC_LOOPBACK_ENABLE 修改好以上的参数后,重新编译烧录后运行。
5 m& M3 X& M- n. y; H每次按下 USER 按键,触发一次数据发送。接收到的数据保存在 rxbuffer,并且板子上的 LD1 灯会改变一次状态。
5 z+ M7 v6 b( _/ h5 s' A! l6 L
3 ?0 f6 n. T& P. O# i. r" W$ X6 u完整版请查看:附件9 a; ^8 R9 k! K6 X0 z7 D6 u3 V
" Q5 w$ B6 Y. o' r# i0 J$ y# T
/ g6 y8 b( I) e3 ?2 d5 Q
  ^; R- ~( h. ^- @( G0 a" v; P
: s5 r2 U" c/ Y* z1 {

STM32以太网MAC Loopback的实现_V1.pdf

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收藏 评论2 发布时间:2022-7-29 15:59

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2个回答
wzhigen11 回答时间:2023-1-18 11:19:29
HAO DE * G' _0 a+ Z& v9 B5 s
zxy309 回答时间:2024-10-30 11:16:01

好的 先看看

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