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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
$ p- y! u8 I, m) x. ^! y, H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: [- }4 y0 X6 T+ |9 V$ h/ z
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:5 `9 }2 w# _% d: p% c5 H* r) ^
•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。5 a$ h. s0 b& M
•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 功能来检查 MAC 的收发是否正常。
, k9 w$ L0 ?) P  m& i! w" q•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。
7 |' w( Z7 n' \; a•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+与 RX+连接,TX-与 RX-连接,来进行检查。7 }8 t4 s8 n% @  t7 h: w
3 \( a2 G1 B9 E* B' D& i

/ T! [+ W5 a7 k; ? K[@CIK(4{U4@P`QXH6W6UB8.png
& X6 v% a. P/ U+ R; v8 e4 W9 s3 v5 r" |' l$ e  G3 x
9 b" H) r5 O" H) M! o
本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。( E8 ?6 k& v! ?! Y& ]2 e; Z

8 a" g9 C+ |! X+ X0 A

- C' w: d" S; {5 m* CMAC loopback 模式 & Z8 P5 l! d- x' R' ^
MAC loopback 模式的使能很简单,将 ETH_MACCR 寄存器的 LM 位置位就可以了。
* T$ t2 \% ^8 f& D: M4 gMAC 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。/ L$ x3 p4 f9 Q, n3 @5 S8 Y
, C2 l% ^& m% U. v
+ i1 m# T$ W1 x% t. |& M
76)JS8V8GTL}CY18@~WSJ_W.png ! H$ E5 E4 Y& b3 w
& x! ~) R2 [5 V( J/ m. u2 i7 `
* q5 d& F8 ?+ R  l/ v/ w" o9 U6 S
但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:
( |, m; v$ A3 z" y' R/ z4 U•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。
5 j1 d$ w3 N5 K; M- n" f•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 默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。6 s" N% ~/ m- H+ b1 y( q% Z
• 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 的 DTCM RAM 区域。
0 Y1 Z; A! }& z; m. _# o
! \; X! u$ W3 r. J8 z7 B

, G" H! `8 K; [( A# rMAC loopback 例程
4 a' ^* k; c+ }- S. T) s, L例程说明 ; e, D! Q4 s2 v% d  }
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 以% V. k  x8 x( K
太网外设的配置是否正确,工作是否正常。
4 X& h5 @) d7 A这个例程提供两种工作模式:! I' v( C5 L% d& n; y
•正常模式4 [9 r4 w0 ~: a! T
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 包3 u. x6 }* \" `+ ]5 z/ ]( q& n' _
或者 TCP/UDP 包,就需要自己先按照这些包的格式构建好数据。
( c9 l/ B4 u5 @•MAC loopback 模式
: r( y3 `6 G% U4 s8 |( W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。- n  S+ E3 Z) B& u
/ q: \& a; X% ~4 f, L

! n5 T* Z9 d2 ~% d% ?. e例程配置 6 W. Z" |6 h6 y, {& S* B# `% s5 ], m
打开例程后,先要做以下的配置:
0 ^8 L8 h' G. ]9 n" H$ A+ u/ H•设置目标 MAC 地址(dst_addr)
* Y- R( [, A+ S: f& Z' L如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。
# T. W. G9 M: L如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。
% q' [- W( A) \' N" |# m1 j6 m•定义帧数据的类型(frame_type)! i" E. c0 [8 @/ @. Q8 L
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# [, i' _5 R- T/ O2 @
0x0601。
6 i; |8 ]9 R8 \; I( T•初始化要发送的数据 buffer% _1 n' L; n5 S5 r" C$ 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/源 MAC 地址,以太网帧数据类型和 CRC 校验码。) W. _/ i2 c. N9 p4 Y7 Q4 N" e" `
•如果不使能 MAC loopback 功能,则在 main.h 中注释掉 MAC_LOOPBACK_ENABLE 宏修改好以上的参数后,重新编译烧录后运行。
9 ^8 x7 q6 |+ y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。 3 ]0 A& d2 B  W) z* {9 X; g

( M& y4 `- [, W. Q3 f/ f& f完整版请查看:附件( o3 ~$ x( D6 ~* @9 [

1 Y; Z( c8 `8 }, e4 A2 p4 q
  `2 f4 E* \9 e, B
9 {8 |7 s5 K% V' p

6 L1 H" Z, b2 {7 ^

STM32以太网MAC Loopback的实现_V1.pdf

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赞 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
, f) _- }0 T/ J, d
zxy309 回答时间:2024-10-30 11:16:01

好的 先看看

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