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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 4 n  S, ~0 O  P5 m
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8 W# f. [* D: i+ j, M; {$ `/ O
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:
) G- c8 f. [9 C3 R7 V5 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。
' l0 J2 |. m4 M' MSTM32 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。
* l+ l$ `; U' U2 r& [STM32 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。
/ C3 G) H8 m5 r: S5 M8 L' I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。
6 R) w$ t0 Q& z
3 u* }  b6 ?* w3 U+ d& j  r
' G& e0 z8 G/ T; v; A% M
K[@CIK(4{U4@P`QXH6W6UB8.png
" k4 h% V8 U% m+ ~) W: b; T5 i0 X4 V  n: ~

7 x% ^; s7 \5 d: {4 O4 F0 b本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。
8 d/ S) f7 x$ Z
0 V4 F0 {, k. [% e1 w& |

2 B7 z- @, ?' sMAC loopback 模式
9 {! a; h' ^' L: U2 K+ RMAC loopback 模式的使能很简单,将 ETH_MACCR 寄存器的 LM 位置位就可以了。
, l  Y& D1 ]# a* ~! W! _9 T* BMAC 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。3 f$ Q9 k; z+ ]' J# I) R
2 F8 K# U- q  V4 R, k/ v

6 g5 `* T! _+ [8 z& h5 G 76)JS8V8GTL}CY18@~WSJ_W.png 1 u& D; c/ V1 x% \4 A
; ^( X5 E: V! a1 G* y7 N+ }8 u) e
8 ~1 \: ?/ S( u1 V0 V
但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:
, ]# f2 `3 ~- o. w/ _* YMAC 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。
0 i0 p' K: S% C5 ^  u2 L$ w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。" Y1 c1 R8 \8 @
• 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。! J$ |* {4 q0 e/ ~
+ `0 ~3 l/ r" f5 V; W, g

! }8 y! e1 o! E% P' P- xMAC loopback 例程
, Q  }# w% B- e7 X& s6 \例程说明 ! R# ~. f( w% }) A
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 , b5 t) I$ p% s, }
太网外设的配置是否正确,工作是否正常。
7 z. G' q" c0 Q; w/ Z这个例程提供两种工作模式:
3 Q0 ]% I3 m( M+ f+ Q* ~) C正常模式0 d. x' I% [: Z# S5 J
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 6 b: |3 `) X3 k+ p2 \# 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。1 {! g5 {! B  f' g) {7 \* o
MAC loopback 模式/ y! y% c8 F- N2 k% }
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。+ S6 N: O; M9 Z# c( E- E

9 X( W& V+ {" p4 C: z
% V; X/ k( W7 c( T  I6 ?6 R6 L& x
例程配置
( b% L1 e/ q' a7 b9 U" f打开例程后,先要做以下的配置:0 L. X( }# |/ J
设置目标 MAC 地址(dst_addr9 l( {$ J0 M+ k' C# V
如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。
2 Y+ x5 Q) t! k+ b& O7 S  j4 u如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。
) Y8 J& s, T: b5 L3 t% W+ o4 D; Q定义帧数据的类型(frame_type, x( r  r& 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8 V6 n7 {% Q6 u9 o
0x0601。 , @0 H  E6 _9 J0 ]7 y
初始化要发送的数据 buffer
" S+ R9 J% Q( \: ^) v5 ~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。$ Y  Q# m/ h% u3 J
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。
; O  y7 G! M/ [0 G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。 & {; u! [9 b3 \- Y# {/ Y

8 T* r) Z" d* s1 T1 [# U+ n, x完整版请查看:附件
1 G/ H! L1 [7 l) K. v. h
0 x5 x0 n- [1 k, E* H8 ^( V1 [: w& W1 X5 d
( [6 [8 j  d& r6 A' W8 v5 ~
! B- a4 R# _9 x* d0 t9 K

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
5 n% S# y: ?: W* ^# E3 x3 i  u
zxy309 回答时间:2024-10-30 11:16:01

好的 先看看

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