STM32以太网MAC Loopback的实现

时间:2024-04-16来源:

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
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:
• 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。
• 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 功
能来检查 MAC 的收发是否正常。
• STM32 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。
• 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+与 RX+连接,TX-与 RX-连接,来进行检查。

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本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。
MAC loopback 模式
MAC loopback 模式的使能很简单,将 ETH_MACCR 寄存器的 LM 位置位就可以了。
MAC 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.

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但要正确的接收到 loopback 的数据,还需要注意一下几个地方:
• 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。

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 默
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。
• 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 的 DTCM RAM 区域.

MAC loopback 例程
例程说明
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 以太网外设的配置是否正确,工作是否正常。
这个例程提供两种工作模式:
• 正常模式
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 包
或者 TCP/UDP 包,就需要自己先按照这些包的格式构建好数据。
• MAC loopback 模式
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。
例程配置
打开例程后,先要做以下的配置:
• 设置目标 MAC 地址(dst_addr)
如果发送广播,dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。
如果在 MAC loopback 模式下,dst_addr 设置成和 src_addr 一样。
• 定义帧数据的类型(frame_type)
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
0x0601。
• 初始化要发送的数据 buffer
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/源 MAC 地址,以太网帧数据类型和 CRC 校验码。
• 如果不使能 MAC loopback 功能,则在 main.h 中注释掉 MAC_LOOPBACK_ENABLE 宏
修改好以上的参数后,重新编译烧录后运行。
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。

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关键词: STM32 以太网 MAC Loopback

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