Zynq & Zynq UltraScale+ MPSoC 以太网接口调试

FPGA开发圈 2021-09-26 14:53
Zynq&ZU+ Mpsoc的以太网使用普遍,从功能大致分为2类应用:调试管理、数据传输。本文主要集中在PS端的Ethernet RGMII外接phy设计和调试,该部分客户用的最多也最容易出问题,希望通过本文对基于RGMII+phy的典型应用快速入门,解决问题。

1. 以太网接口介绍

以太网接口包含管理、数据通信接口,管理接口也就是我们常说的MDC/MDIO,用来访问phy寄存器,配置工作模式、检测工作状态。数据接口:常见的有MII, GMII, RGMII,SGMII, QSGMII等,我们本次专注在RGMII。

TX/RX data between MAC & PHY




2. MDC/MDIO接口

帧格式: CL22(GE), CL45(XE);
Phy地址: 访问外部哪颗phy;
MDC clock频率: 不超过2.5 MHz (defined by the IEEE802.3);



Preamble

(32bits)

Start

(2bits)

OP  Code

(2bits)

PHYAD

(5bits)

REGAD

(5bits)

Turn  Around

(2bits)

Data

(16bits)

Idle

Read

1.......1

01

10

A4A3A2A1A0

R4R3R2R1R0

Z0

D15.......D0

Z*

Write

1.......1

01

01

A4A3A2A1A0

R4R3R2R1R0

10

D15.......D0

Z*

硬件设计Tips:MDIO为OD门,需1.5K电阻上拉。


3. RGMII接口

硬件设计Tips:
RGMII规范中约定data和clock之间需要有2ns延迟,实现方式:

A. PCB板上绕线实现 (不推荐);

B. PCB(data/clock等长处理)+PHY芯片上分别设置TX/RX delay(现在phy基本上均支持,使用前请查看phy手册确认);


RGMII规范约定:

带有internal delay的phy/mac:


4. 软件开发Tips

Linux如何配置phy地址&phy delay,以ZCU102为例,GEM3 phy address=0xC,采用phy internal tx/rx delay,在设备树system-usr.dsti中添加phy地址和delay(有的phy硬件配置好,无需额外添加)。



5. 调试Tips

在uboot下通过mii命令查看phy的link/AN/Speed状态,或者配置loopback测试。

常用命令有mii info、mii dump、miiwrite等等。

通过mii info可以查看MDC/MDIO总线下挂载了哪些phy address。
ZynqMP> mii info
PHY0x07: OUI = 0x5043, Model = 0x21, Rev = 0x00, 1000baseX, FDX
PHY0x0C: OUI = 0x5043, Model = 0x21, Rev = 0x00, 1000baseX, FDX
ZynqMP>
ZynqMP>mii device
MIIdevices: 'eth0'
Currentdevice: 'eth0'

通过mii dump可以查看phy的状态,可读性好。
ZynqMP> mii dump 7 0
0.      (1140)                 -- PHY control register --

 (8000:0000) 0.15    =    0    reset

 (4000:0000) 0.14    =    0    loopback
 (2040:0040) 0. 6,13 =   b10   speed selection = 1000 Mbps
 (1000:1000) 0.12    =    1    A/N enable
 (0800:0000) 0.11    =    0    power-down
(0400:0000) 0.10    =    0    isolate
(0200:0000) 0. 9    =    0    restart A/N
(0100:0100) 0. 8    =    1    duplex = full
(0080:0000) 0. 7    =    0    collision test enable
(003f:0000) 0. 5- 0 =     0   (reserved)

6. 常见问题及解决方法

Q1:PHY无法访问?
A1:查看原理图MDIO是否有上拉、phy address是否正确、降低MDC clock测试。

Q2:能link但是ping不通?
A2:PC防火墙是否关闭,包含windows自带的防火墙?设备ip和pcip地址是否配置正确?如果以上均已操作正确,重点检查RGMII PHY的TX/RX delay配置。

如果您在ZYNQ/ZU+MPSOC以太网方面有问题,欢迎联系:
simonyang@comtech.com.cn
charlesxu@comtech.com.cn


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