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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 M! ]: e+ y+ J/ X$ c
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
0 ]; n- y8 W" l; F# F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:' n9 p2 K" p  K7 ^) Z
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。
" Q" H" y! R5 j: R4 e9 x6 }# fSTM32 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。: N+ w2 m/ X& v7 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。  Q5 Y0 k# h! }% t
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。
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8 {* Z- k0 W4 @3 q% Q  ^2 `本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。! ?- k/ q% ]) n# N' C1 E( d3 f
- |* `" G1 \6 q0 z
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MAC loopback 模式
7 ]' U0 I- y7 T! A6 [/ V  DMAC 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 Z! Y* o/ r4 I9 c. @
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。
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. x" V4 I/ t) u' j2 P7 v* J/ N
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! V2 Z( i; s7 ^9 u0 y# V
8 e1 J* N2 @% {! ]2 I! `& P
但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:
$ l  r3 `+ D! F( RMAC 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。, r7 t$ J4 l$ }- H0 |% Q6 B
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。
1 S, k- b3 h$ M+ ^6 N6 i: Z# p• 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。
5 v0 r* O' U1 h0 T( S$ D
0 p, J( s5 f( c, M3 ?6 V

. e# G! R  f- Q: x1 FMAC loopback 例程 0 R" g( u3 y4 @- J* ?
例程说明 * Q) P, ]1 z- [
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 ( n, A- t. N1 T* a& v; k" O
太网外设的配置是否正确,工作是否正常。
. d/ v; I, [- `* d. |这个例程提供两种工作模式:6 y% P9 Z5 d- Q1 h& s
正常模式1 N* z' V# y2 m" [% a6 S
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
) b6 i% b' A$ l! \( x! b! K或者 TCP/UDP 包,就需要自己先按照这些包的格式构建好数据。
0 c! t! W' S' F/ `- [MAC loopback 模式
9 p. _9 {! O  p) E2 S, \4 u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。
8 j5 b3 r7 {2 s
8 w3 Y( l8 p6 ?/ }' p- ]6 [  j

7 \# l. o% r% U+ l9 I" ~例程配置
5 a. h; @, P, x打开例程后,先要做以下的配置:
9 }2 X  j. r& F& o设置目标 MAC 地址(dst_addr2 @0 B% M; ~  X% L, v
如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。
- G: b/ v6 M7 [$ E4 e1 {如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。8 H4 w5 j0 x# M
定义帧数据的类型(frame_type) [. W2 a* l' g0 d
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7 [8 H( p( v$ K' f- D
0x0601。
6 I. Q% Y% N/ j! d初始化要发送的数据 buffer- V" S8 X* b) Q
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 P, @1 b2 }  Z. a; u
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。. {6 g* U$ S4 U! @' L3 C
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。
( x& R8 S  A3 y7 {4 ?$ d; _
" x0 C# \1 ~, y. n# I* O8 f. a完整版请查看:附件1 k  ]4 t$ r; q$ G0 T& [

% _! r2 s# G. I' F# L6 ?" o6 E3 v5 z

* p2 \; _* w. [/ z5 }
- O& l) T: Z& p- ?+ u2 k2 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
# C1 [. ^) z$ W3 @/ V' l
zxy309 回答时间:2024-10-30 11:16:01

好的 先看看

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