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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 2 @7 G/ s: s4 u" N
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
3 O! `" e7 F7 I: n2 ^- T! J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:* @3 I5 f* h5 t3 n% u
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。$ R" F& R! f# l; @! ~& f2 I
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。
0 c  z; A  ~$ lSTM32 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。+ {2 L! M, g" O7 }
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。) I1 N( e3 c, c) i% s) y

/ u. _5 X# i5 I8 T; ^

9 \& O% X% r( o9 H7 e K[@CIK(4{U4@P`QXH6W6UB8.png 2 I' \' s" G1 q# [0 q

( y- g. _6 C2 I# u' s

! X4 x8 t  B9 J1 |% j$ C本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。2 N# I3 \; {* Q

- m4 ?+ c* c, k* w( E1 `, T6 r: S

* z2 \/ Y7 q% b: E, T* e$ u1 Y8 _MAC loopback 模式
$ f' R: }  S/ w% s* k4 S% o: t% }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。
; Q0 |! Z9 p8 L' s. o5 I8 h" P" X1 XMAC 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。) s, r, K& O: u! w; q0 ]
3 X. g- Z, n7 `; t) K& c) v

! ?2 H; m4 o# u! u1 E4 n+ e3 d 76)JS8V8GTL}CY18@~WSJ_W.png
3 D! s6 S4 R  \/ R# C' G' i% A2 f, b* M: B- ]& i/ i
; Q* J* L! ~) M  ~1 h- ^$ J
但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:
* ?) [2 C! G/ JMAC 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。
6 W$ @$ n. ^! w5 v( i& d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。
$ b/ |% O  w+ @• 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。3 O* U- t2 W' @
7 o$ p/ @7 p& C9 x3 w9 M

7 Y; u! Q( T" c* E( M6 [& qMAC loopback 例程 : }/ h' h7 M# s5 J9 p
例程说明 4 c7 R: _6 A, e5 v! 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 + T5 X+ S6 ?5 x7 t7 F
太网外设的配置是否正确,工作是否正常。. W% i4 G( S% I9 q/ i3 W2 o4 H8 p
这个例程提供两种工作模式:
" R5 F- S1 _! C+ J正常模式1 e3 j9 a+ C4 P; L6 f/ \
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 * v5 Q7 W. W6 O# ~/ v0 S
或者 TCP/UDP 包,就需要自己先按照这些包的格式构建好数据。+ ]* L* ~# A; R
MAC loopback 模式/ E: m  L5 D8 i% E6 ?* {
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。0 D+ `$ i; S( w/ O( W8 C9 S
1 e$ F1 z4 w7 [  _

5 h* x6 ~# E& e& o( ~; h% y& |例程配置 ; d4 d$ B2 p, |9 @
打开例程后,先要做以下的配置:
8 D$ a' @2 T% {# }5 l* N设置目标 MAC 地址(dst_addr$ }, z( P1 C3 Y2 B" f5 i
如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。! {* H  P: H5 v
如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。
. J1 s& c- `* Z9 s% b定义帧数据的类型(frame_type
7 L& I$ g( w9 T- h- D% ?6 {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
- S* e% H0 E7 H  I7 ~( m0x0601。
; L4 P& K8 H4 U2 C初始化要发送的数据 buffer& }* r8 M) T% p8 U7 l: O8 B; S  O
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。
7 t) R. F4 p, U/ y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。
( d  L9 `; f$ H) p% q0 k+ C4 G- V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。 $ b( ~- M$ q8 n6 W2 W

2 k5 f) s4 {- w; J* {" K, S8 {, Y完整版请查看:附件
3 _0 R* \9 D/ y
& l3 b4 b& o; }
; E: k0 z% w& T8 Y; Y' ?3 @

6 G  J3 S( ~# V6 D
% Z0 V# h8 L  Q! p' s+ i

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 b9 Y( _0 |% B7 {( r+ ]$ d
zxy309 回答时间:2024-10-30 11:16:01

好的 先看看

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