RT1180 Switch学习笔记(1)

RT1180这个Switch可能是我用过最复杂的MCU外设了，其实这还不是我第一次用Switch，当年还做工程师的时候，项目需要4个网口，但是主控MPC8313只有两个eTSC，所以通过Local Bus又外接了一个KSZ8842，这个片子就很折腾人，前后发现了俩个致命问题：

1. 芯片上电会采样一个Pin，通过这个Pin的状态来配置当前访问的大小端模式，通过反复上电可以发现偶尔会出现大小端错误的情况。测试代码是先用板子对应的小端模式访问芯片ID并打印，如果正常就继续，不正常就尝试用大端模式读ID，并打印结果。
2. 时序有问题，低速访问是正常的，但提高速度后就不能正常工作了，测量提速后的所有读写时序也满足KSZ8842手册的Spec要求.

为了解决这些问题，请来了Micrel的FAE，折腾了半天他也搞不定，后来改版的时候把它换成了两个独立的KSZ8851（MAC+PHY）。

讲远了，还是回到RT1180上来，我们RT1180这个Switch的学名叫NETC，RT1180应该用的是这个IP的3.0的版本。下面是它的框图，从图中可知，CPU其实有两个独立的MAC：

1. ENETC0(Eth4)：独立的千兆MAC，并未经过交换机。

2. ENETC1(Port4)：通过Pseudo MAC连接到交换机的Port4口上。

因为网口比较多，这里画出了它们在EVK上的对应关系，方便大家理解和使用（大家也可以看板子上的丝印，对应ETHx）：

今天我们先来学习下\netc\switch这个demo，从名字上看就知道它可以驱动switch，展示netc的switch的功能，并且写的非常“巧妙”，整个测试甚至都不需要网线就能进行。

这个demo的流程是这样的，首先初始化硬件，然后是MDIO，接下来会去初始化PHY，当PHY初始化完成后，进入Switch的测试流程。

intmain(void){status_t result = kStatus_Success;    BOARD_InitHardware();    result = APP_MDIO_Init();if (result != kStatus_Success)    {        PRINTF("\r\nMDIO Init failed!\r\n");return result;    }    result = APP_PHY_Init();if (result != kStatus_Success)    {        PRINTF("\r\nPHY Init failed!\r\n");return result;    }    APP_SWT_MacLearning_Forwarding();while (1)    {    }}

这里PHY的初始化需要重点介绍下，RT1180-EVK为了兼容EtherCAT的需求，ETH0和ETH4通过RMII模式连接的RTL8201（通过电阻可可修改为MII），其余网口通过RGMII连接的RTL8211F，所以初始化函数中定义了两个PHY的结构体，这里一定要睁大眼睛看，.autoNeg这个字段设置的是false，也就是说默认关闭了自协商，所以当PHY初始化完毕后，如果插上网线，这时发现电脑端网口有红色的×千万不要以为是板子出问题了，

    phy_config_t phy8211Config = {        .autoNeg   = false,        .speed     = kPHY_Speed1000M,        .duplex    = kPHY_FullDuplex,        .enableEEE = false,        .ops       = &phyrtl8211f_ops,    };    phy_config_t phy8201Config = {        .autoNeg   = false,        .speed     = kPHY_Speed100M,        .duplex    = kPHY_FullDuplex,        .enableEEE = false,        .ops       = &phyrtl8201_ops,    };

并且在board.h中定义了每个PHY的物理地址：

/*! @brief The Ethernet PHY addresses. */#define BOARD_EP0_PHY_ADDR       (0x03U)#define BOARD_SWT_PORT0_PHY_ADDR (0x02U)#define BOARD_SWT_PORT1_PHY_ADDR (0x05U)#define BOARD_SWT_PORT2_PHY_ADDR (0x04U)#define BOARD_SWT_PORT3_PHY_ADDR (0x07U)

还需要注意的一点是，每个PHY在初始化的时候都开启了回环模式，这样做就不需要准备4，5根网线去连接RJ45了，也方便后面MAC地址学习。

接下来就进入APP_SWT_MacLearning_Forwarding函数了，这里先初始化了EP_Init，EP应该就是endpoint，针对这个demo用的是ENETC1PSI0，大家可以理解为框图里左边那个Port4，部分代码如下：

    (void)EP_GetDefaultConfig(&g_ep_config);    g_ep_config.si                 = EXAMPLE_SWT_SI;    g_ep_config.siConfig.txRingUse = 1;    g_ep_config.siConfig.rxRingUse = 1;    g_ep_config.reclaimCallback    = APP_ReclaimCallback;    g_ep_config.msixEntry          = &msixEntry[0];    g_ep_config.entryNum           = 3;    result = EP_Init(&g_ep_handle, &g_macAddr[0], &g_ep_config, &bdrConfig);if (result != kStatus_Success)    {return result;    }

接下来就该初始化Switch了，部分代码如下，因为之前PHY设置了环回模式，所以一直处于link up的状态，很快就可以通过Link状态的检测，这里有个非常重要的参数g_swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.mfo = kNETC_FDBLookUpWithDiscard，这个表示如果一帧数据的FDB查找表里没有匹配的目的地址，该帧会被直接扔掉，不会去泛洪，即使用FF FF FF FF FF FF这样的广播地址也不会去泛洪各个PORT，这样设置也是有原因的，我们之前在每个PORT的PHY测都做了环回，如果泛洪就会产生风暴。但是如果我们要跑Lwip，这个字段应该设置为kNETC_FDBLookUpWithFlood使能泛洪功能

    SWT_GetDefaultConfig(&g_swt_config);    /* Wait PHY link up. */    PRINTF("Wait for PHY link up...\r\n");    for (i = 0; i < EXAMPLE_SWT_MAX_PORT_NUM; i++)    {        /* Only check the enabled port. */        if (((1U << i) & EXAMPLE_SWT_USED_PORT_BITMAP) == 0U)        {            continue;        }        do        {            result = APP_PHY_GetLinkStatus(EXAMPLE_SWT_PORT0 + i, &link);        } while ((result != kStatus_Success) || (!link));        result = APP_PHY_GetLinkModeSpeedDuplex(EXAMPLE_SWT_PORT0 + i, &phyMode, &phySpeed, &phyDuplex);        if (result != kStatus_Success)        {            return result;        }        g_swt_config.ports[i].ethMac.miiMode   = phyMode;        g_swt_config.ports[i].ethMac.miiSpeed  = phySpeed;        g_swt_config.ports[i].ethMac.miiDuplex = phyDuplex;        g_swt_config.ports[i].bridgeCfg.isRxVlanAware = false;    }    g_swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.portMembership = 0x1FU;    g_swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.enUseFilterID = true;    g_swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.filterID = EXAMPLE_FRAME_FID;    g_swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.mfo = kNETC_FDBLookUpWithDiscard;     g_swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.mlo = kNETC_HardwareMACLearn;    g_swt_config.cmdRingUse            = 1U;    g_swt_config.cmdBdrCfg[0].bdBase   = &g_cmdBuffDescrip[0];    g_swt_config.cmdBdrCfg[0].bdLength = 8U;    result = SWT_Init(&g_swt_handle, &g_swt_config);    if (result != kStatus_Success)    {        return result;    }

接下来就会开始MAC地址学习，因为做了环回，这里组了一帧数据，源MAC地址的最后一个字节设置为PORT号，目的MAC地址的最后一个字节是F0，然后通过SWT_SendFrame将该帧通过指定的PORT口发送出去，参考代码如下：

APP_BuildBroadCastFrame(0xF0, i);txArg.ring = 0;result     = SWT_SendFrame(&g_swt_handle, txArg, (netc_hw_port_idx_t)(kNETC_SWITCH0Port0 + i), false, &txFrame, NULL, NULL);static void APP_BuildBroadCastFrame(uint32_t dstPort, uint32_t srcPort){    uint32_t length = EXAMPLE_EP_TEST_FRAME_SIZE - 14U;    uint32_t count;    memcpy(&g_txFrame[0], &g_macAddr[0], 5U);    g_txFrame[5] = dstPort;    memcpy(&g_txFrame[6], &g_macAddr[0], 5U);    g_txFrame[11] = srcPort;    g_txFrame[12] = (length >> 8U) & 0xFFU;    g_txFrame[13] = length & 0xFFU;    for (count = 0; count < length; count++)    {        g_txFrame[count + 14U] = count % 0xFFU;    }}

当NETC接收到该帧后就会学习到该PORT的MAC地址，接下来就会进入Frame forwarding的流程，这里会遇到一个小小的bug，测试前代码会取消回环模式，这个demo本意还是希望用户可以用wireshark抓到板子发送帧的，但这里在解除环回后，没有检测link up状态，直接就发送了，PHY的协商是需要时间的，所以在PC端根本看不到发送的帧报文，会感觉这个demo好像没RUN成功，如果在每次发送那里打个断点或者每帧发送前加个2s的延时，就可以在PC端抓到报文了。

/* Disable the PHY loopback on this port */result = APP_PHY_EnableLoopback(EXAMPLE_SWT_PORT0 + i, false);if (kStatus_Success != result){	return result;}#endifNETC_PortGetPhyMacTxStatistic(g_swt_handle.hw.ports[i].eth, kNETC_ExpressMAC, &swtTxStatis);txCount = swtTxStatis.total511To1023BPacket;

细心的小伙伴会发现，在Frame forwarding时，发送函数用的时EP_SendFrame，这个函数和之前MAC地址学习时用到的SWT_SendFrame函数作用都是发送网络帧，区别在于EP_SendFrame相当于从PORT4口发送到Switch上，通过交换机从不同的PORT口发送，而SWT_SendFrame是直接从某个PORT口发送的：

APP_BuildBroadCastFrame(i, 0xF0);result = EP_SendFrame(&g_ep_handle, 0, &txFrame, NULL, NULL);

好了，这个Demo基本上讲完了。下期我们讲NETC的SWITCH如何适配LWIP。