【S32K 进阶之旅】 NXP S32K3 以太网 RMII 接口调试（2）

前言

前文介绍了 NXP S32K3 以太网 RMII 接口调试的开发环境搭建，下面开始详解软件调试步骤。没看过第一节的小伙伴请移步《【S32K 进阶之旅】 NXP S32K3 以太网 RMII 接口调试（1）》，话不多说我们直接进入正题。

lwip Stack 介绍

TCP/IP Stack 是 TCP/IP 协议套件的轻量级实现，而实现 lwIP TCP/IP 的重点是减少代码量的同时仍然拥有一个完整的 TCP，lwIP 适用于具有 10Kbytes+ RAM 和 40Kbytes ROM 空间的嵌入式系统。TCP/IP Stack 的代码是开源的，可以参考以下链接：

lwIP - A Lightweight TCP/IP stack

支持的协议：
IP(Internet Protocol)
ICMP(Internet Control Message Protocol)
IGMP(Internet Group Management Protocol)
UDP(User Datagram Protocol)
TCP(Transmission Control Protocol)
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)
ARP(Address Resolution Protocol)
支持的三类 APIs：
- Raw API: Front/Back-ground structure, best performance, minimal code size.
- Netconn API: Multi-threaded operations with OS, Increased usability, lower performance, higher memory footprint.
- BSD Socket API: developed on top of the NetconnAPI, offers more portability.
支持 SSL/TLS (WolfSSL):
- 轻量级，可移植，基于 C 语言的 SSL/TLS 库
- 依赖 lwip 堆栈和 FreeRTOS 运行，通过 RTD/HSE 进行加密操作，硬件加速
- WolfSSL 和 wolfCrypt 可以根据 GPLv2 或标准商业许可使用：wolfSSL – Embedded SSL/TLS Library

图 1 TCP/IP 软件架构

程序修改

1. 重定向 printf，添加串口打印功能（此步骤可以忽略）

GCC 中没有 Micro，只能使用 newlib 标准库，printf 定义在 <stdio.h> 头文件中：“int printf(const char *_restrct, …”,根据 __restrict 字符串给出的格式打印输出到 stdout（标准输出）中，它调用更底层的函数“int _write(int iFileHandle, char *pcBuffer, int iLength)”来打印。

新建 <retarget.c>文件，重新定义“_write”函数，并链接到 S32K3 的库函数“Lpuart_Uart_Ip_SyncSend”（见下图），实现 printf 串口打印，现在我们可以将初始化以太网模块的数据直观的打印出来。

图 2 printf 重定向

图 3 新建 printf 源文件

2. 以太网 PHY 初始化（JL3101）

例程中已经有 DP83848/TLK110/TJA1100 等型号以太网模块的初始化配置，初始化操作在 “main() -> device_init() -> Eth_T_InitPhys()”函数中。而本章我们使用国产的景略 JL3101百兆以太网模块实现 S32K3 MAC 与 PHY 之间的 RMII 通信。通过 SMI 总线配置寄存器初始化 JL3101，重新改写 Eth_T_InitPhys() 函数，并通过串口打印实时信息。

图 4 读写 JL3101的数据

需要注意的是，JL3101 是通过 Clause45 帧结构方式访问 PHY 的，在 S32K3 SDK 中有可直接调用的函数：

读寄存器：Gmac_Ip_MDIOReadMMD();
写寄存器：Gmac_Ip_MDIOWriteMMD();

初始化 PHY 具体步骤如下：

PHY 复位管脚拉低 4ms 以上解除复位，复位管脚拉高 15ms 后开始查找 ID
查找 JL3101 PHY ID：
- ID0 = 0x937C
- ID1 = 0x4010
关闭 TC10 车载以太网休眠和唤醒功能
配置 MDI 接口速率为：100Mbs
- 此时信号转接器档位应调成 100M
配置 MDI 主从模式为：Master Mode
- 此时信号转接器档位应调成 Slave Mode
配置 MAC 工作模式，我们选择 RMII to copper
软复位：写入命令后，循环读取寄存器直到复位完成
复位后等待 MAC 与 PHY 建立链接:
- 当读到寄存器“PMA/PMD Status_1[2] = 1”代表链接成功

按照以上步骤编写代码：

static void Eth_T_InitPhys(void)

{

    uint16 phy_reg_val0, phy_reg_val1;

    uint16 phy_addr;

 

    Siul2_Dio_Ip_ClearPins(PTE_H_HALF, (1<<5));

    TestDelay(480000);

    Siul2_Dio_Ip_SetPins(PTE_H_HALF, (1<<5));

    TestDelay(4800000);

 

    Gmac_Ip_EnableMDIO(CFG_PHY_CTRL_IDX, FALSE, 80000000U);

 

    printf("This is a JL3101 Ethernet module demo for S32K3.\n");

 

    /* Search for the PHY address */

    for (phy_addr = 0U; phy_addr < 8U; ++phy_addr)

    {

       Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 2U, &phy_reg_val0, 1U);

       Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 3U, &phy_reg_val1, 1U);

 

        /* check for PHY ID */

        if ((phy_reg_val0 == JL3101_PHY_ID0) && (phy_reg_val1 == JL3101_PHY_ID1))


        {

            break; /* found the PHY ID*/

        }

    }

    printf("Search for the PHY address:\n");

    printf("  Phy_Addr = 0x%X   JL3101_PHY_ID0 = 0x%04X   JL3101_PHY_ID1 = 0x%04X.\n", phy_addr, phy_reg_val0 ,phy_reg_val1);

 

    /* TC10 Disable */

    Gmac_Ip_MDIOWriteMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 3U, 0x8707U, 0x0000U, 1U);

    while (Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 3U, 0x8707U, &phy_reg_val0, 1U) & 0x8000U)

    { /* Busy Wait */

    }

    printf("TC10 Disable:\n");

    printf("  devad = 0x3   reg = 0x8707  reg_value = 0x%04X\n", phy_reg_val0);

 

    /* Speed_Select Lsb = 1 100Mbs */

    Gmac_Ip_MDIOWriteMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 0U, 0x2000U, 1U);

    while (Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 0U, &phy_reg_val0, 1U) & 0x8000U)

    { /* Busy Wait */

    }

    printf("Speed_Select 100Mbs:\n");

    printf("  devad = 0x1   reg = 0x0000  reg_value = 0x%04X\n", phy_reg_val0);

 

    /* Master Mode 0xC000, Slave Mode 0x8000 */

    Gmac_Ip_MDIOWriteMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 0x0834U, 0xC000U, 1U);

    while (Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 0x0834U, &phy_reg_val0, 1U) & 0x8000U)

    { /* Busy Wait */

    }

    printf("Master Mode 0xC000, Slave Mode 0x8000:\n");

    printf("  devad = 0x1   reg = 0x0834  reg_value = 0x%04X\n", phy_reg_val0);

 

    /* RMII to copper */

    Gmac_Ip_MDIOWriteMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 3U, 0x8000U, 0x0246U, 1U);

    while (Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 3U, 0x8000U, &phy_reg_val0, 1U) & 0x8000U)

    { /* Busy Wait */

    }

    printf("RMII to copper:\n");

    printf("  devad = 0x3   reg = 0x8000  reg_value = 0x%04X\n", phy_reg_val0);

 

    /* soft Reset */

    Gmac_Ip_MDIOWriteMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 0x0000U, 0xA000, 1U);

    printf("Soft Reset:\n");

    do

    {

       Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 0x0000U, &phy_reg_val0, 1U);

       printf("  devad = 0x1   reg = 0x0000  reg_value = 0x%04X\n", phy_reg_val0);

    }while ((0U != (phy_reg_val0 & (1U << 15U))));

 

       /* Wait to establish link */

    printf("Wait to establish link:\n");

    do

    {

       Gmac_Ip_MDIOReadMMD(CFG_PHY_CTRL_IDX, phy_addr, 1U, 0x1, &phy_reg_val0, 1U);

    }while ((0U == (phy_reg_val0 & (1U << 2U))));

    printf("  devad = 0x1   reg = 0x0001  reg_value = 0x%04X\n", phy_reg_val0);

    printf("PMA/PMD receive link up.\n");

}

常见问题

1. 调试和运行程序时跳到“DevAssert();”

这是因为 S32K3 板没有安装 HSE 固件，而 lwip 演示启用了 ssl_echo 应用程序，会调用一些需要 HSE 固件支持的 API。

解决办法：

在 S32K3 MCU 板上安装 HSE 固件，官网有 HSE 安装教程，这里不再展开描述
在不需要测试 SSL service 的情况下，临时注释掉例程中 < test.c> 第 522 行的这个函数“secure_socket_init();”，如下图所示

2. HardFault_Handler()

程序正常运行约 20 分钟后突然停止运行，并跳到 HardFault_Handler() 硬件故障处，这是因为代码中限制了测试时间（默认为 1200秒），超时后会停止执行程序。增加 tests_timeout 变量值可以解决问题（在 <test.c> 的第 250 行）

小结

文中使用的开发板“Cavalry”现已上架大大购，链接如下：DVK2305- CAVALRY S32K344产品详情_大大购 (wpgdadago.com)

现在 S32K3 车载以太网模块调试的软件部分已经修改并编译通过，最后一节进行以太网 RMII 通信功能验证，敬请关注本章更新。获取更多资讯，或进一步交流关于 S32K3 的技术问题，欢迎联系世平集团上海应用技术处 ATU <atu.sh@wpi-group.com>。

参考文档

[1] Automotive TCP/IP Stack User Manual. Rev. 33.0

[2] lwip_s32k344 demo guide.

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作者：Jadyn Li /李瑞洁

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