NUC972 + rtl8306sd vlan 调试记录。_rtk_vlan_init

RTL8306SD 芯片支持VLAN功能，这颗芯片比较老了，据说已经停产，最新的RTL8306E，但坑的是，realtek的技术支持，没用过这个芯片，无法提供技术支持和资料，网上资料太少，最终是在某论坛里找到了一些api驱动资料和说明，datasheet 规格书看了一遍又一遍，慢慢清晰起来。由于先前对这个芯片不了解，直接参考了原理图，导致设计有些错误。调试过程也走了不少弯路，在此记录。

涉及的代码部分已经上传在我的资源里，需要的同学可以自行下载。

先来看一下框图：

该芯片有5路 phy接口，其中第5口 phy 具有复用功能。 另外有两路 mii/rmii 接口，可以通过不同的配置工作在不同模式下。 这里的配置有点复杂。经过这几天调试，基本摸清楚了。

接下来说一下可以配置为哪些模式。

1.先说一下 phy4（第五个phy）， phy4可以与 mac4 一起工作在 UTP模式，什么是UTP模式？？就是正常的工作模式 和上面几路phy 一致。除此外 phy4还可以配置为独立的phy，通过mii/rmii 接外部 mac 如图。此时 phy4 与其他phy是独立的，不互通。

2. 再来说一下 MAC4 和 MAC5. 他们都可以配置为：

              1. PHY MODE MII

              2. MAC MODE MII

              3. RMII 模式

  上面两种模式我还不太确定具体接什么，但可以确定的是，一种模式是接外置phy的，另一种接 cpu的。我需要用的是RMII模式。

我的需求是 MAC4 PHY4 工作在 UTP模式，MAC5工作在RMII模式。 对应配置表。 是01000，付上配置表。

调试过程如下。

1.硬件部分调试

板子回来后，上电，cpu能正常启动，但是没识别出网卡。

 1. 按以往经验判断，应该是MDIO总线没通讯成功。示波器查了波形，芯片果然没响应。

 2. 先查 晶振，复位，3.3V电源，1.8V电源。挨个查了一遍。都正常。插上网线，灯不闪。

 3. 这样判断 内部逻辑电路可能没启动，通常phy部分，只要插上网线灯就会亮。再次仔细检查电源，发现有个AVDD18接错了，接到了GND上。飞线大法后，插上网线指示灯已经可以闪了，说明内部电路已经开始工作。 奇怪的是这路AVDD接错，芯片没烧，没任何反应，说明这个AVDD18 在芯片内部是独立供电的。 找到第1个坑

4. 重启板子后，发现网卡已经识别出来，说明MDIO已经通讯成功。 测试了4个网口，相互联通的。

5. 但是网络一直不通，没有数据包。把模式配置为 01000后，查了波形。发现RMII没有任何波形。refclock也没有。印象中refclock方向可以配置，翻了datasheet， 81脚需要拉低，82脚才会对外输出refclock。第2个坑

6. 再次飞线，refclock已经有了，示波器量了，标准的50M，说明已经工作在rmii模式了，如果是MII模式，refclock是25M.

7.但数据还是不通，量RMII TX是低电平， RX是高电平。有点疑问。正常情况没有数据通讯的时候应该都是低电平。可能数据线接错了。 这里引入一个新的知识点，也是在这次调试中了解的。 有种接法叫 mac to mac without phy,也叫 fixed-link。顾名思义，是一个固定连接，用于两个有mac控制器的cpu 直连，不通过phy。 这样可以省去2个phy 和 网络变压器等外部器件。由于直连，没有MDIO通讯，所以如果要直连，底层网卡驱动需要调整。MAC直连的时候，需要交叉连接 如下图。

我们的板子接错了。由于芯片的rmii可配置的模式太多，同一个引脚可以配置为tx或rx. 导致误导了我们硬件工程师。实际上同一个引脚的rx或tx。是站在不通角度而言的。在phy 模式的tx，就是 mac模式的rx，数据方向都是一致的。第3个坑

8. 依然是飞线大法，之后再查，发现已经有波形了8306的tx0，tx1，tx_en都有波形输出，但是还是收不到数据。接收数据包是0

难道是时序不对，请出逻辑分析仪来一探，结果逻辑分析仪太楼，最高只能测100M，而RMII是50M的数据。100M就100M吧勉强能用，按照采样定理，回顾一下：采样定理，又称香农采样定理，奈奎斯特采样定理，只要采样频率大于或等于有效信号最高频率的两倍，采样值就可以包含原始信号的所有信息，被采样的信号就可以不失真地还原成原始信号。

在100M采样的时候只支持3个通道，好吧，3个就3个,大不了分组采，因为数据包相同的，我网线接了一个只ping 一个固定地址板子。1组 refclock，txd0, tx_en. 2组 refclock txd1 tx_en.

看波形应该没问题，怀疑tx和rx时序格式可能不对。但是MAC能与MAC直连，肯定说明格式是一致的。

换了一个方法调试的这块板子，ping 外面，ping肯定是不通的，但能知道对方是否收到数据。简单的来说，就看对方数据包是否增加了，高级点就用抓包工具，我用了tcpdump，发现能收到板子发出的数据包。  更加确信了 tx与rx的格式是一致的。 tx_en就是对方rx_dv。那为什么 MAC过来的数据收不到呢？ 又查了一遍RMII接口，发现漏了一个rx_err 信号，非常重要的引脚，RX还有一个 RX_ERR 信号。这个怎么接？RX_ERR 这个信号是可选的，但调试被它卡了2天的时间。 这个信号的作用是 phy芯片通知cpu 检测到载波错误，高电平有效。这时cpu就会丢弃掉接收的数据。 第4个坑

9.飞线 直接拉rx_err 引脚到gnd，再次测试，已经能ping通了。测试了与其他网口都能互通，到此芯片调的差不多了。

到目前为止 rtl8306的几路网口都已经联通了，但还没有工作在vlan模式。根据芯片资料描述，要工作在vlan模式，需要把93脚拉低。

但是这个引脚拉低后，网络就不通了。根据判断，硬件连接这时肯定没问题了，应该是需要软件控制。

 

2.软件部分调试

这个芯片支持vlan功能，vlan功能是通过寄存器控制的，规格书上写的清清楚楚。但是坑的是datasheet上，故意隐去了关于vlan部分的寄存器描述，只保留了基本的phy寄存器描述。 还好在某论坛找到了api驱动资料。这样其实不必关心内部寄存器了，只要会用api接口，就可以控制vlan功能。vlan功能只是这个芯片多种功能中的其中一种，我们这里只要用到vlan就行了。

寄存器通过MDIO总线控制，我的系统运行环境是linux。官方驱动更像是运行在单片机上的驱动类型。所以我决定把驱动做成一个应用层的工具，通过网卡驱动的ioctl接口读写mdio。通过这个工具来控制vlan配置。

主要代码如下： 可以通过这个工具调用2个设置vlan的主要函数

void vlan_config()
{
	rtk_vlan_init();
}
 
void printhelp()
{
	printf("vlanmgr V0.1 \n\n");
	printf("Usage: vlanmgr [-i|-v|-p|-s] ... \n");
	printf("    -i      Init the vlan chip\n");
	printf("    -v      Set vlan\n");
	printf("            Format: vlanmgr -v vid mbmsk(hex) untagmsk(hex) \n");
	printf("                eg: vlanmgr -v 1 3f 00  \n");
	printf("    -p      Set portPvid\n");
	printf("            Format: vlanmgr -p port pvid prio \n");
	printf("    -s      show the vlan setting\n");
}
 
void enablePortlink()
{
	rtk_port_mac_ability_t pPortability;
	pPortability.forcemode = 1;
	pPortability.nway = 0;
	pPortability.speed = PORT_SPEED_100M;
	pPortability.link = 1;
	pPortability.duplex = PORT_HALF_DUPLEX;
	pPortability.rxpause = 0;
	pPortability.txpause = 0;
 
	rtk_port_macForceLinkExt0_set(MODE_EXT_RMII,&pPortability);
}
 
int main(int argc,char *argv[])
{
	
	if(mdio_open("eth0") == 0)
	{
		printf(" mdio_open fail \n");
		return 0;
	}
 
	if(argc > 1)
	{
		if(strcmp(argv[1],"help")==0 || strcmp(argv[1],"-h")==0)
		{
			printhelp();
		}
		else if(strcmp(argv[1],"-i")==0)
		{
			printf(" vlan chip init\n");
			rtk_switch_init();
			vlan_config();
			
			enablePortlink();
		}
		else if(strcmp(argv[1],"-s")==0)
		{			
			rtk_portmask_t mbrmsk, untagmsk;
			rtk_fid_t fid;
			rtk_vlan_t pvid;
			rtk_pri_t prio;
			int i;
			for(i=1;i<6;i++)
			{
				rtk_vlan_get(i,&mbrmsk,&untagmsk,&fid);
				printf(" vlan %d mbrmsk[%02X] untagmsk[%02X]\n",i,mbrmsk.bits[0],untagmsk.bits[0]);
			}
 
			for(i=0;i<6;i++)
			{		
				rtk_vlan_portPvid_get(i,&pvid,&prio);
				printf(" port %d pvid[%d] prio[%d]\n",i,pvid,prio);
			}
		}
		else if(strcmp(argv[1],"-v")==0)
		{
			int vid;
			char cmmsk,cumsk;
			rtk_portmask_t mbrmsk;
			rtk_portmask_t untagmsk;
			rtk_api_ret_t ret;
			if(argc < 5)
			{
				printf(" vlan set param error!\n");
				return 0;
			}
			vid = atoi(argv[2]);
			common_string_to_hex(argv[3],&cmmsk,1);
			common_string_to_hex(argv[4],&cumsk,1);
 
			mbrmsk.bits[0] = cmmsk;
			untagmsk.bits[0] = cumsk;
			
			ret = rtk_vlan_set(vid,mbrmsk,untagmsk,0);
			if(ret != RT_ERR_OK)
				printf(" vlan set error[%d]! vid[%d] mbrmsk[%02X] untagmsk[%02X]\n",ret,vid,mbrmsk.bits[0],untagmsk.bits[0]);
			else
				printf(" vlan set OK, vid[%d] mbrmsk[%02X] untagmsk[%02X]\n",vid,mbrmsk.bits[0],untagmsk.bits[0]);
		}
		else if(strcmp(argv[1],"-p")==0)
		{
			int port;
			int pvid;
			int prio;
			rtk_api_ret_t ret;
			if(argc < 5)
			{
				printf(" set port Pvid param error!\n");
				return 0;
			}
			port = atoi(argv[2]);
			pvid = atoi(argv[3]);
			prio = atoi(argv[4]);
			ret = rtk_vlan_portPvid_set(port,pvid,prio);
			if(ret != RT_ERR_OK)
				printf(" port Pvid set error[%d]! port[%d] pvid[%02X] prio[%02X]\n",ret,port,pvid,prio);
			else
				printf(" vlan set OK, port[%d] pvid[%02X] prio[%02X]\n",port,pvid,prio);
		}
 
	}
	else
	{
		printhelp();
	}
	
 
	return 1;
	
}

 

这个芯片有6个phy，地址分别是 0，1，2，3，4，5，6。 默认网卡驱动初始化的时候，扫描mdio总线，把所有找到的phy都加入phymap中，但是只会取第一个phy作为网卡的phy。这样的话，不是我们要的效果，网线的状态是跟随第一个网口的。所以驱动要调整一下。

再内核中找到 网卡驱动 nuc970_ether0.c,  源码稍后补上。只改一处即可，把第一个phy改 phy_map[6]。

 

static int nuc970_mii_setup(struct net_device *dev)
{
    ...
 
    for (i = 0; i < PHY_MAX_ADDR; i++)
		ether->mii_bus->irq[i] = PHY_POLL;
	//ether->mii_bus->irq[1] = ??   write me after the irq number is known
 
	if (mdiobus_register(ether->mii_bus)) {
		dev_err(&pdev->dev, "mdiobus_register() failed\n");
		goto out2;
	}
    
   #if 0
 
    phydev = phy_find_first(ether->mii_bus);
   #else
	phydev = ether->mii_bus->phy_map[6]; //强制设置为第六个phy
   #endif
	if(phydev == NULL) {
		err = -ENODEV;
		dev_err(&pdev->dev, "phy_find_first() failed\n");
		goto out3;
	}
	printk("###################################\n");
	printk("########   phy_find_first id = %d\n",phydev->addr);
	dev_info(&pdev->dev, "########   phy_find_first id = %d\n",phydev->addr);
	//phydev = &phydev[5];
	//dev_info(&pdev->dev, "########   chg phydev to id = %d\n",phydev->addr);
	
	//printk("########  chg phydev to id = %d\n",phydev->addr);
	printk("###################################\n");
	
    ...
}

 

最后是工具的用法：

1. 查看帮助 vlanmgr -h

 

参数说明：

-i 初始化RTL8306SD芯片，初始化之后网络才通。初始化之后所有网口在一个vlan分组，所有网口互通。

-v 设置vlan 分组。 需要3个参数，1vid，2 mbrmask，3.untagmsk。

        vid：表示vlan的编号 从1开始。

       mbrmask：分组掩码： 用于配置vlan分组中有哪些端口。

       例如：port0，port1。在一组。对应的mask 就是 0x03（二进制0000 0011）

                 port3，port5在一组，对应mbr mask是 0x14 （二进制 0001 0100）

       untagmsk：设为00即可。

-p 设置端口的Pvid，作用是确定这个端口属于第几个vlan分组。

    3个参数分别是 端口号(0开始)，pvid编号（1开始对应vlan），优先级。

    例如：port0 属于第1个vlan分组： vlanmgr -p 0 1 0

-s 查看当前vlan配置。

初始化之后查看vlan分组如下图， 所有端口在一个分组vlan1中。

 

配置举例：

当前板子port5是连cpu的端口，port4是内置网口，port0-3是对外网口。cpu端口需要同时能连通2个vlan分组。

假设划分：port4，port5互通。 port0-3，port5也互通。port4，port0-3 相互之间不通。

需要划分3个vlan分组：如下

vlan配置

 

配置每个port0，属于哪个vlan分组。

pvid配置

 

 

命令如下：

1. vlanmgr -i //初始化芯片
2. vlanmgr -v 1 30 00
3. vlanmgr -v 2 27 00
4. vlanmgr -v 3 3F 00
5. vlanmgr -p 0 2 0
6. vlanmgr -p 1 2 0
7. vlanmgr -p 2 2 0
8. vlanmgr -p 3 2 0
9. vlanmgr -p 4 1 0
10. vlanmgr -p 5 3 0
11. vlanmgr -s // 查看分组