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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
8 ^/ L; j. q: K# ]  S2 s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5 N$ M5 o2 Z7 a; j- l  ?
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:
% V; W9 q# L; N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。
$ v1 a; i6 g/ O! a. [# [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。4 Z3 f) t% f0 c8 z! U8 J
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。
# x8 Y4 i' G. X' b1 v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。
0 M& b* w0 g4 z$ l, i$ E9 B- \3 q  D% H  u8 D- W# w
% w7 N  D* T; W2 b- s/ [
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5 h; J0 Y( o8 Y/ p' b+ W
4 G: V! M- N0 P* w- o2 x9 t
: P& F. M! ?/ Y" i5 o% ]; d
本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。' z# {, U: u) X
% w8 f& }" [% V" \" c0 y2 ^

- W! o' S$ x* ?: B+ dMAC loopback 模式
6 L1 M* V7 V9 }8 k, bMAC loopback 模式的使能很简单,将 ETH_MACCR 寄存器的 LM 位置位就可以了。% J' f1 D, M0 Y* P$ z+ C1 b
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。, C0 L; q/ F1 A/ _7 ~
. b$ G% ?( `  i

) h6 v- J8 D8 x! V0 W' d$ L# d 76)JS8V8GTL}CY18@~WSJ_W.png
0 R+ R% Z3 ^; J; Z# \- ]  c( U1 H0 [! u" U8 c% H
& q) ?; _3 c5 _* E) D0 N7 i
但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:
. G" D) l$ {# w0 i; s8 uMAC 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( P2 q5 q) J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。
( X0 z( b0 h, E# H* ?( C: S• 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。  w3 c. m$ Z2 q

! p; i- Y# o3 y

/ S( _! W+ l3 @1 Y: XMAC loopback 例程
6 {$ P- r* r6 D: J5 t0 j例程说明
, \6 S2 K, {: _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 + {% a7 E6 Y8 g2 T# a
太网外设的配置是否正确,工作是否正常。$ t& J& b( F6 l* G) J! O' \
这个例程提供两种工作模式:
* e; p* [; Q; U9 T) z% o3 o% n1 [+ X正常模式
  U. x) J* Z1 Y( {" M' M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 7 a, j/ j+ p0 S$ E$ x
或者 TCP/UDP 包,就需要自己先按照这些包的格式构建好数据。/ y2 [1 r5 k; s
MAC loopback 模式
: C+ D! _) G9 z" O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。
6 l& q" f5 b1 u- J% z3 G2 q; r/ p/ @% _- ~& q) {
6 ?6 c; u6 F; d: t$ O, K# \
例程配置 $ q3 ^$ S4 D; P6 Y4 ~% P
打开例程后,先要做以下的配置:. r$ ?) h! S8 C; O
设置目标 MAC 地址(dst_addr) J' f( q' g8 p$ P
如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。- N8 T1 o1 A4 i, z* l3 |
如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。9 p5 q& H8 c  q- N! t& [
定义帧数据的类型(frame_type$ E% L% h6 S! \; D) E$ P5 z3 @# w
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
) m9 X6 z6 G( o& R0x0601。 , T2 p4 L* j- R; _5 s2 m
初始化要发送的数据 buffer% M3 @; C/ `+ v
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。! [; Y7 q! q' h/ E. q2 c
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。
2 R2 x7 s6 M6 I& \, X7 s5 e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。 6 h4 k' {/ o6 Y0 A
5 J2 V+ a3 X0 K; q/ C. G0 J
完整版请查看:附件7 ]0 u" b5 i7 [( |, R* O

( g& Y8 z5 J. \3 v% N6 v; Z# t. ?9 S8 O8 Z  g
! @; ~8 l- B; x; ~

+ Y( Z- V. y3 S( 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 4 c/ G: h( R9 \- \4 L8 {
zxy309 回答时间:2024-10-30 11:16:01

好的 先看看

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