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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
0 f; b# A( x9 R4 G+ F  D5 w$ D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
# P" X/ o; Q1 a7 ^8 W/ a% g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:& a, S2 y/ a, A- R) w" d' 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。  H* X; P/ h% Y% t
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。
& b" g; V- S8 P  }1 ZSTM32 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。' T* Z$ C# ~* s* ~/ e3 A( S( o3 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。
1 ^8 j2 d- j. u" \: M1 d
! e5 {+ s, d" Z' ^

' R8 P+ J! |# d K[@CIK(4{U4@P`QXH6W6UB8.png
0 V! H  ~0 B1 \6 u, M
/ }9 K+ A- `4 F. j" y" L

0 U7 x7 u( u9 u3 ]2 K5 H本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。
( [! _& h, Z( M$ c/ e& j* _& d
" A* {5 c" k4 p) Y4 M
4 D  g6 e2 h: y
MAC loopback 模式
' d" @- U8 K6 _+ XMAC 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' O  m0 i% L. x' uMAC 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。* Q8 G0 D3 M: @: x8 C$ j4 Z7 n$ ~
- ?) \3 v8 b7 v# R( h9 G9 S
2 Q, s; R# t7 R- F2 u4 z  N5 F
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& ?; l% M+ w9 g) n0 z2 ]" {  U; U, M1 p$ u( l

# D1 ]* i% Y% q/ f但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:6 S8 j: g/ t9 {) o6 e7 D0 b
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 F$ k3 m: l; e& H% c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。
# i/ l3 g; ]& ?1 a& @- a9 E5 x0 [( H* R5 j• 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。0 W% y. Q9 F, `5 R/ G2 S1 b5 W& R, e

7 Z& P* s2 L3 `. B
6 M+ z  s' Z2 D7 Q' M( h
MAC loopback 例程
6 ?$ h6 V, s1 m) Q( b例程说明 / O" h% o; Q& k) _* ^2 E  }9 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 1 u7 c+ A0 q( ]7 ~0 ^5 a2 u
太网外设的配置是否正确,工作是否正常。; m- X- V8 l, u. ]$ Y' u+ N
这个例程提供两种工作模式:' d/ O: L9 H: D) q
正常模式" h# X! p- Z1 z8 y; u
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 o0 K' O. l: A  q( a# [0 z+ 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。0 j9 Y$ x& ]( y; F
MAC loopback 模式
) A, s9 L# r7 ]& \  ?: d5 p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 O: `1 A- j# y9 {3 C2 G

9 P+ C( A& Z8 z

) S/ U: E; d: s9 W例程配置 ) b' n: O6 i. s
打开例程后,先要做以下的配置:
. Y# }  S6 j5 ~. x" V设置目标 MAC 地址(dst_addr
4 \) k; S- c3 H9 c3 B+ t8 P: a" d如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。3 e! ^$ A' C- i1 s
如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。- z' O, j% u8 [9 A8 u' h8 R
定义帧数据的类型(frame_type+ _7 G  o) n. b4 C8 S% M  c, }$ d) P
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) D9 ?$ b  s1 B& ~, @; W8 r- F
0x0601。 3 ]1 e4 A7 X) {6 P$ F) R; D1 k
初始化要发送的数据 buffer
6 w' E$ |& X4 j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。( J" ]% Y: O6 G; t7 K
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。
8 d& s4 G7 y8 K! s0 c" G* t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。 - `* T* R8 {5 T3 p6 @( k) s( g6 I4 }
3 u- O1 r8 y, V% A/ y7 m( T
完整版请查看:附件
3 a$ ?0 k/ \5 v$ q
0 l9 C* F9 D* p4 @3 b5 I, ]! ~7 a; }6 {) [$ X
: N- D2 J7 z& y$ P
% y* u3 I$ W1 o6 j0 O2 C2 h% w

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 " H5 x# ^# j) j  L) ^2 c4 g+ T- y
zxy309 回答时间:2024-10-30 11:16:01

好的 先看看

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