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【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第二十五章 PS端以太网使用...

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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2021-1-18 15:54:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    原创声明:
    本原创教程由芯驿电子科技(上海)有限公司(ALINX)创作,版权归本公司所有,如需转载,需授权并注明出处。
    适用于板卡型号:
    AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG
    vivado工程目录为“ps_hello/vivado”
    vitis工程目录为“ps_net/vitis”
    软件工程师工作内容
    以下为软件工程师负责内容。
    开发板有两路千兆以太网,通过RGMII接口连接,本实验演示如何使用Vitis自带的LWIP模板进行PS端千兆以太网TCP通信。
    LWIP虽然是轻量级协议栈,但如果从来没有使用过,使用起来会有一定的困难,建议先熟悉LWIP的相关知识。
    1. Vitis程序开发
    1.1 LWIP库修改
    由于自带的LWIP库只能识别部分phy芯片,如果开发板所用的phy芯片不在默认支持范围内,要修改库文件。也可以直接使用修改过的库替换原有的库。
    1) 找到库文件目录“X:\xxx\Vitis\2020.1\data\embeddedsw\ThirdParty\sw_services”
    2)找到要修改的文件目录“lwip211_v1_2\src\contrib\ports\xilinx\netif”中文件“xaxiemacif_physpeed.c”和“xemacpsif_physpeed.c”要修改。
    3)修改PL端的“xaxiemacif_physpeed.c”文件,添加相关宏定义
    4)添加phy速度获取函数
    unsignedint get_phy_speed_ksz9031(XAxiEthernet *xaxiemacp, u32 phy_addr){        u16 control;        u16 status;        u16 partner_capabilities;        xil_printf("Start PHY autonegotiation \r\n");        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp,phy_addr, IEEE_PAGE_ADDRESS_REGISTER,2);        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_MAC,&control);        //control |= IEEE_RGMII_TXRX_CLOCK_DELAYED_MASK;        control &=~(0x10);        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_MAC, control);        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_PAGE_ADDRESS_REGISTER,0);        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_AUTONEGO_ADVERTISE_REG,&control);        control |= IEEE_ASYMMETRIC_PAUSE_MASK;        control |= IEEE_PAUSE_MASK;        control |= ADVERTISE_100;        control |= ADVERTISE_10;        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_AUTONEGO_ADVERTISE_REG, control);        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_1000_ADVERTISE_REG_OFFSET,                                                                                                                                        &control);        control |= ADVERTISE_1000;        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_1000_ADVERTISE_REG_OFFSET,                                                                                                                                        control);        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_PAGE_ADDRESS_REGISTER,0);        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_COPPER_SPECIFIC_CONTROL_REG,                                                                                                                                &control);        control |=(7<<12);        /* max number of gigabit attempts */        control |=(1<<11);        /* enable downshift */        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_COPPER_SPECIFIC_CONTROL_REG,                                                                                                                                control);        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET,&control);        control |= IEEE_CTRL_AUTONEGOTIATE_ENABLE;        control |= IEEE_STAT_AUTONEGOTIATE_RESTART;        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET, control);        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET,&control);        control |= IEEE_CTRL_RESET_MASK;        XAxiEthernet_PhyWrite(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET, control);        while(1){                XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET,&control);                if(control & IEEE_CTRL_RESET_MASK)                        continue;                else                        break;        }        xil_printf("Waiting for PHY to complete autonegotiation.\r\n");        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_STATUS_REG_OFFSET,&status);        while(!(status & IEEE_STAT_AUTONEGOTIATE_COMPLETE)){                sleep(1);                XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, IEEE_STATUS_REG_OFFSET,                                                                                                                                &status);                }        xil_printf("autonegotiation complete \r\n");        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr,0x1f,&partner_capabilities);        if((partner_capabilities &0x40)==0x40)/* 1000Mbps */                return1000;        elseif((partner_capabilities &0x20)==0x20)/* 100Mbps */                return100;        elseif((partner_capabilities &0x10)==0x10)/* 10Mbps */                return10;        else                return0;}
    5) 修改函数“get_IEEE_phy_speed”,添加对KSZ9031的支持。
    unsigned get_IEEE_phy_speed(XAxiEthernet *xaxiemacp){        u16 phy_identifier;        u16 phy_model;        u8 phytype;#ifdef XPAR_AXIETHERNET_0_BASEADDR        u32 phy_addr = detect_phy(xaxiemacp);        /* Get the PHY Identifier and Model number */        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, PHY_IDENTIFIER_1_REG,&phy_identifier);        XAxiEthernet_PhyRead(xaxiemacp, phy_addr, PHY_IDENTIFIER_2_REG,&phy_model);/* Depending upon what manufacturer PHY is connected, a different mask is * needed to determine the specific model number of the PHY. */        if(phy_identifier == MARVEL_PHY_IDENTIFIER){                phy_model = phy_model & MARVEL_PHY_MODEL_NUM_MASK;                if(phy_model == MARVEL_PHY_88E1116R_MODEL){                        return get_phy_speed_88E1116R(xaxiemacp, phy_addr);                }elseif(phy_model == MARVEL_PHY_88E1111_MODEL){                        return get_phy_speed_88E1111(xaxiemacp, phy_addr);                }        }elseif(phy_identifier == TI_PHY_IDENTIFIER){                phy_model = phy_model & TI_PHY_DP83867_MODEL;                phytype = XAxiEthernet_GetPhysicalInterface(xaxiemacp);                if(phy_model == TI_PHY_DP83867_MODEL && phytype == XAE_PHY_TYPE_SGMII){                        return get_phy_speed_TI_DP83867_SGMII(xaxiemacp, phy_addr);                }                if(phy_model == TI_PHY_DP83867_MODEL){                        return get_phy_speed_TI_DP83867(xaxiemacp, phy_addr);                }        }        elseif(phy_identifier == MICREL_PHY_IDENTIFIER)        {                xil_printf("Phy %d is KSZ9031\n\r", phy_addr);                get_phy_speed_ksz9031(xaxiemacp, phy_addr);        }        else{            LWIP_DEBUGF(NETIF_DEBUG,("XAxiEthernet get_IEEE_phy_speed: Detected PHY with unknown identifier/model.\r\n"));        }#endif#ifdef PCM_PMA_CORE_PRESENT        return get_phy_negotiated_speed(xaxiemacp, phy_addr);#endif}
    6) 修改PS端“xemacpsif_physpeed.c”文件添加宏定义
    7) 添加phy速度获取函数
    static u32_t get_phy_speed_ksz9031(XEmacPs *xemacpsp, u32_t phy_addr){        u16_t temp;        u16_t control;        u16_t status;        u16_t status_speed;        u32_t timeout_counter =0;        u32_t temp_speed;        u32_t phyregtemp;        xil_printf("Start PHY autonegotiation \r\n");        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp,phy_addr, IEEE_PAGE_ADDRESS_REGISTER,2);        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_MAC,&control);        control |= IEEE_RGMII_TXRX_CLOCK_DELAYED_MASK;        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_MAC, control);        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_PAGE_ADDRESS_REGISTER,0);        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_AUTONEGO_ADVERTISE_REG,&control);        control |= IEEE_ASYMMETRIC_PAUSE_MASK;        control |= IEEE_PAUSE_MASK;        control |= ADVERTISE_100;        control |= ADVERTISE_10;        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_AUTONEGO_ADVERTISE_REG, control);        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_1000_ADVERTISE_REG_OFFSET,                                        &control);        control |= ADVERTISE_1000;        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_1000_ADVERTISE_REG_OFFSET,                                        control);        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_PAGE_ADDRESS_REGISTER,0);        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_COPPER_SPECIFIC_CONTROL_REG,                                                                                                                                &control);        control |=(7<<12);        /* max number of gigabit attempts */        control |=(1<<11);        /* enable downshift */        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_COPPER_SPECIFIC_CONTROL_REG,                                                                                                                                control);        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET,&control);        control |= IEEE_CTRL_AUTONEGOTIATE_ENABLE;        control |= IEEE_STAT_AUTONEGOTIATE_RESTART;        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET, control);        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET,&control);        control |= IEEE_CTRL_RESET_MASK;        XEmacPs_PhyWrite(xemacpsp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET, control);        while(1){                XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_CONTROL_REG_OFFSET,&control);                if(control & IEEE_CTRL_RESET_MASK)                        continue;                else                        break;        }        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_STATUS_REG_OFFSET,&status);        xil_printf("Waiting for PHY to complete autonegotiation.\r\n");        while(!(status & IEEE_STAT_AUTONEGOTIATE_COMPLETE)){                sleep(1);                XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr,                                                IEEE_COPPER_SPECIFIC_STATUS_REG_2,&temp);                timeout_counter++;                if(timeout_counter ==30){                        xil_printf("Auto negotiation error \r\n");                        return;                }                XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, IEEE_STATUS_REG_OFFSET,&status);        }        xil_printf("autonegotiation complete \r\n");        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr,0x1f,                                        &status_speed);        if((status_speed &0x40)==0x40)/* 1000Mbps */                return1000;        elseif((status_speed &0x20)==0x20)/* 100Mbps */                return100;        elseif((status_speed &0x10)==0x10)/* 10Mbps */                return10;        else                return0;        return XST_SUCCESS;}
    8)修改函数“get_IEEE_phy_speed”,添加对KSZ9031的支持
    static u32_t get_IEEE_phy_speed(XEmacPs *xemacpsp, u32_t phy_addr){        u16_t phy_identity;        u32_t RetStatus;        XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, PHY_IDENTIFIER_1_REG,                                        &phy_identity);        if(phy_identity == MICREL_PHY_IDENTIFIER){                RetStatus = get_phy_speed_ksz9031(xemacpsp, phy_addr);        }elseif(phy_identity == PHY_TI_IDENTIFIER){                RetStatus = get_TI_phy_speed(xemacpsp, phy_addr);        }elseif(phy_identity == PHY_REALTEK_IDENTIFIER){                RetStatus = get_Realtek_phy_speed(xemacpsp, phy_addr);        }else{                RetStatus = get_Marvell_phy_speed(xemacpsp, phy_addr);        }        return RetStatus;}
    1.2 创建APP工程时基于LWIP模板
    2.下载调试
    测试环境要求有一台支持dhcp的路由器,开发板连接路由器可以自动获取IP地址,实验主机和开发板在一个网络,可以相互通信。
    2.1 以太网测试
    1) 连接串口打开串口调试终端,连接好PS端以太网网线到路由器,运行Vitis下载程序
    2)可以看到串口打印出一些信息,可以看到自动获取到地址为“192.168.1.63”,连接速度1000Mbps,tcp端口为7
    3) 使用telnet连接
    4) 当输入一个字符时,开发板返回相同字符
    3. 实验总结
    通过实验我们更加深刻了解到Vitis程序的开发,本实验只是简单的讲解如何创建一个LWIP应用,LWIP可以完成UDP、TCP等协议,在后续的教程中我们会提供基于以太网的具体应用,例如ADC采集数据通过以太网发送,摄像头数据通过以太网发送上位机显示。

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