linux系统中详解u-boot之网络移植与调试

今天给大家讲一讲如何完善u-boot网络部分的移植和调试。

一、前章回顾

上一章，已经讲过如何讲uboot.2022.10版本移植到我们自己的imx6ull开发板上，但是最后编译下载后网络部分未能正确识别，今天我们就来讲一讲网络部分的调试。

上一篇uboot编译后，上电启动，串口打印如下：

U-Boot 2022.10-gaef9f25a-dirty (Apr 05 2023 - 17:49:18 +0800)

CPU:   Freescale i.MX6ULL rev1.1 792 MHz (running at 396 MHz)
CPU:   Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 26C
Reset cause: POR
Model: Freescale i.MX6 UltraLiteLite 14x14 EVK Board
Board: MX6ULL TOTO
DRAM:  512 MiB
Core:  65 devices, 17 uclasses, devicetree: separate
MMC:   FSL_SDHC: 0, FSL_SDHC: 1
Loading Environment from MMC... OK
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   Could not get PHY for FEC1: addr 1
Could not get PHY for FEC1: addr 1
Get shared mii bus on ethernet@2188000
Could not get PHY for FEC1: addr 2
Get shared mii bus on ethernet@2188000
Could not get PHY for FEC1: addr 2
No ethernet found.

Hit any key to stop autoboot: 
=>

通过打印信息，我们可以发现连phy都没有正确识别到。首先来回顾一下，上一篇我们采用的是NXP官方默认imx6ull开发板的配置参数，任何参数都未做修改，现在使用默认配置网络未能正确识别，说明我们的硬件设计与官方的设计有偏差。因此，首先需要查看原理图，确认默认NXP imx6ull的网络管脚与我们自己硬件原理图上是否一致。

二、硬件原理图检查

1.确认硬件原理图的fec对应的phy地址

从imx6ull开发板硬件原理图上可以得到，ENET1对应的phy addr为：0x0，ENET2对应的phy addr为：0x1。

2.修改网卡fec1的phy地址

imx6ull对应的设备树文件imx6ull-14x14-evk.dtsi，从设备树文件中可以得到，imx6ull FEC1对应为ethphy0，而ethphy0对应的phy地址默认为2，这与我们开发板硬件给的phy地址不符合，因此修改设备树中FEC1对应的phy地址为0

&fec1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1>;
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy0>;
    phy-supply = <&reg_peri_3v3>;
    status = "okay";
};

&fec2 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2>;
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy1>;
    phy-supply = <&reg_peri_3v3>;
    status = "okay";    

    mdio {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        ethphy0: ethernet-phy@2 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <2>;
            ...
        };

        ethphy1: ethernet-phy@1 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <1>;
            ...
        };
    };
};

修改FEC1节点对应的phy地址为0x0,如下；

mdio {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        ethphy0: ethernet-phy@0 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <0>;
            micrel,led-mode = <1>;
            clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET_REF>;
            clock-names = "rmii-ref";

        };
        ...
    }

重新编译，烧写验证，还是报错。

3.网络初始化检查

接下来就只有从网络初始化入口initr_net函数开始，查看网络初始化哪里有问题。

在board_r文件中的init_sequence_r调用

可以看到initr_net函数其实就两个作用，一是调用eth_initialize进行网络初始化，二是调用reset_phy对phy进行复位，具体实现，如下；

static int initr_net(void)
{
    puts("Net:   ");
    eth_initialize();
#if defined(CONFIG_RESET_PHY_R)
    debug("Reset Ethernet PHY\n");
    reset_phy();
#endif
    return 0;
}

继续往下，我们可以看到，phy_init初始化函数中只调用了phy_micrel_ksz8xxx_init对Micrel公司生产的ksz8系列的phy进行了初始化，如下;

int phy_init(void)
{
...
#ifdef CONFIG_PHY_MICREL_KSZ8XXX
    phy_micrel_ksz8xxx_init();
#endif 
#ifdef CONFIG_PHY_MICREL_KSZ90X1
    phy_micrel_ksz90x1_init();
#endif
...
#ifdef CONFIG_PHY_SMSC
    phy_smsc_init();
#endif
...
    genphy_init();

    return 0;
}

而我们的硬件fec1和fec2都是使用SMSC公司生产的LAN8720A，因此修改为调用phy_smsc_init初始化phy芯片LAN8720A。

具体修改为在mx6ull_toto_defconfig文件添加宏定义CONFIG_PHY_SMSC=y;然后屏蔽CONFIG_PHY_MICREL=y和CONFIG_PHY_MICREL_KSZ8XXX=y，如下；

4.fec部分管脚确认

继续往下，在fecmxc_probe函数中发现调用了fec_gpio_reset()函数复位fec网卡，但是设备树文件中没有配置复位管脚

fecmxc_of_to_plat函数会对设备中的phy的这三个定义进行解析。因此在设备中添加如下三个定义：

在硬件原理图中找到eth1、eth2phy复位管脚对应imx6ull芯片的管脚

设备树文件imx6ul-14x14-evk.dtsi中，具体配置如下：

5.检查是否存在多设备管脚复用

下面要做的就是查看在设备树文件中查看一下，刚刚添加的两个GPIO管脚在其他设备中是否存在该管脚复用情况

查找结果如上，spi4接口中使用了GPIO5的7和8两个管脚，并且该设备status状态为“okay”激活，解决方法如下，disable掉spi4接口。

还有一种方法就是删除使用gpio5两个管脚的两行定义，这里就不演示了。

编译验证如下

uboot下只会使用一个网口，因此屏蔽一个

6.使用默认ENET2

使用uboot中imx6ull默认的网卡ENET2默认网卡，宏定义CONFIG_FEC_ENENT_DEV，路径：/include/configs/mx6ull_toto.h

#ifdef CONFIG_CMD_NET
#define CONFIG_FEC_ENET_DEV     1
#endif

在设备树文件中将FEC1节点的status设置为disabled

&fec1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1>;
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy0>;
    phy-supply = <&reg_peri_3v3>;
    phy-reset-gpios = <&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>; // 复位引脚
    phy-reset-duration = <100>;
    phy-reset-post-delay = <100>;
    status = "disabled";    //禁用
};

三、编译烧写，下载验证

SecureCRT 输出结果如下：

U-Boot 2022.10-g8d3c4ea8-dirty (May 20 2023 - 11:49:18 +0800)

CPU:   Freescale i.MX6ULL rev1.1 792 MHz (running at 396 MHz)
CPU:   Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 34C
Reset cause: POR
Model: Freescale i.MX6 UltraLiteLite 14x14 EVK Board
Board: MX6ULL TOTO
DRAM:  512 MiB
Core:  61 devices, 17 uclasses, devicetree: separate
MMC:   FSL_SDHC: 0, FSL_SDHC: 1
Loading Environment from MMC... OK
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   
Error: ethernet@20b4000 address not set.

Error: ethernet@20b4000 address not set.
No ethernet found.

Hit any key to stop autoboot:  0 
=> 
=>

提示：
Error: ethernet@20b4000 address not set.
Error: ethernet@20b4000 address not set.
No ethernet found.
这是因为没有设置网络环境变量

手动设置
系统配置，默认生成

1.设置网络环境变量

setenv ethaddr 32:34:46:78:9A:DC    //设置开发板网卡1 MAC地址 
setenv eth1addr 32:34:46:78:9A:DD   //设置开发板网卡2 MAC地址 
setenv serverip 192.168.0.106       //设置服务器地址，一般是windows或Ubuntu地址
setenv ipaddr 192.168.0.123         //设置开发板IP地址 
setenv gatewayip 192.168.0.1        //设置开发板默认网关 
setenv netmask 255.255.255.0        //设置开发板子网掩码
setenv bootdelay 5                  //设置启动延时实际
saveenv                             //将改变覆盖到MMC

注意：u-boot的环境变量是设置在MMC中的，不会随着UBoot重新编译而清除，如果修改乱了可以使用如下命令恢复默认：

env default -a // 恢复默认设置
saveenv // 将改变覆盖到MMC

2.使用软件配置，默认生成

configs/mx6ull_toto_defconfig 文件,使能随机生成MAC地址

CONFIG_NET_RANDOM_ETHADDR=y

重启开发板，打印信息如下;

U-Boot 2022.10-g8d3c4ea8-dirty (May 20 2023 - 11:49:18 +0800)

CPU:   Freescale i.MX6ULL rev1.1 792 MHz (running at 396 MHz)
CPU:   Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 45C
Reset cause: WDOG
Model: Freescale i.MX6 UltraLiteLite 14x14 EVK Board
Board: MX6ULL TOTO
DRAM:  512 MiB
Core:  61 devices, 17 uclasses, devicetree: separate
MMC:   FSL_SDHC: 0, FSL_SDHC: 1
Loading Environment from MMC... OK
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   eth1: ethernet@20b4000 [PRIME]
Hit any key to stop autoboot:  0
=>
=>

3.验证网络是否连通

使用ping命令，验证网络是否可以正常工作

=> ping 192.168.0.106
Using ethernet@20b4000 device

ARP Retry count exceeded; starting again
ping failed; host 192.168.0.106 is not alive
=>

ping测试失败

原因1：可能是windows的防火墙没有关，
原因2：LAN8720初始化需要复位，修改SMSC驱动。

我这边的原因就是ubootLAN8720初始化没有进行复位，在 drivers/net/phy/phy.c 文件中修改：

int genphy_config_aneg(struct phy_device *phydev)
{
    int result;

    /* SOFT RESET */
    phy_reset(phydev);

    if (phydev->autoneg != AUTONEG_ENABLE)
        return genphy_setup_forced(phydev);

    result = genphy_config_advert(phydev);
    ...
    ...
}

再次编译重启开发板，Ping成功。

=> ping 192.168.0.106
Using ethernet@20b4000 device
host 192.168.0.106 is alive
=>

四、FEC1网卡1调试

使用 ENET1 网卡的话就稍微复杂一点了，不是简单的将 fec2 节点下的 status 改为“disabled”，需要对在设备树arch/arm/dts/imx6ul-14x14-evk.dtsi文件进行修改和添加。

1.屏蔽或删除掉 fec2 节点内容

/*
&fec2 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2>;
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy1>;
    phy-supply = <&reg_peri_3v3>;
    phy-reset-gpios = <&gpio5 8 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    phy-reset-duration = <200>;
    phy-reset-post-delay = <100>;
    status = "okay";

    mdio {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        ethphy0: ethernet-phy@0 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <0>;
            micrel,led-mode = <1>;
            clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET_REF>;
            clock-names = "rmii-ref";

        };

        ethphy1: ethernet-phy@1 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <1>;
            micrel,led-mode = <1>;
            clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET2_REF>;
            clock-names = "rmii-ref";
        };
    };
};
*/

2.在fec1 节点下添加 mdio 子节点

&fec1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1>;
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy0>;
    phy-supply = <&reg_peri_3v3>;
    phy-reset-gpios = <&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    phy-reset-duration = <100>;
    phy-reset-post-delay = <100>;
    status = "okay";

    mdio {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        ethphy0: ethernet-phy@0 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <0>;
            micrel,led-mode = <1>;
            clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET_REF>;
            clock-names = "rmii-ref";
        };
    };
};

3.添加MDIO和MDC引脚配置

在 ENET1 网卡对应的 pinctrl 节点中添加 MDIO 和 MDC 引脚配置

将 GPIO1_IO07 复用为 ENET1_MDC 引脚
将 GPIO1_IO06 复用为 ENET1_MDIO 引脚

pinctrl_enet1: enet1grp {
    fsl,pins = <
        MX6UL_PAD_GPIO1_IO07__ENET1_MDC     0x1b0b0
        MX6UL_PAD_GPIO1_IO06__ENET1_MDIO    0x1b0b0
        ...
        MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__ENET1_REF_CLK1  0x4001b031
    >;
};

4.修改ENET设备为enet0

在include/configs/mu6ull_toto.h中修改宏CONFIG_FEC_ENET_DEV为0，使用enet0

#ifdef CONFIG_CMD_NET
#define CONFIG_FEC_ENET_DEV     0
#endif

编译下载重启开发板，打印信息如下；

U-Boot 2022.10-g8d3c4ea8-dirty (May 20 2023 - 14:19:23 +0800)
CPU:   Freescale i.MX6ULL rev1.1 792 MHz (running at 396 MHz)
CPU:   Industrial temperature grade (-40C to 105C) at 40C
Reset cause: WDOG
Model: Freescale i.MX6 UltraLiteLite 14x14 EVK Board
Board: MX6ULL TOTO
DRAM:  512 MiB
Core:  60 devices, 17 uclasses, devicetree: separate
MMC:   FSL_SDHC: 0, FSL_SDHC: 1
Loading Environment from MMC... OK
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   eth0: ethernet@2188000
Hit any key to stop autoboot:  0
=>
=> ping 192.168.0.106
Using ethernet@2188000 device
host 192.168.0.106 is alive
=>

至此，imx6ull在uboot下FEC1和FEC2均可单独使用，感兴趣的朋友可以试一试uboot如何让fec1和fec2两个网卡同时工作。