RT1180 Switch学习笔记(2)-支持LwIP

今天先来填坑，之前讲过要将RT1180的Switch适配LwIP，一直没来得及搞。正好AE帮客户做了Demo，在这个基础上稍微修改下就可以实现在Switch上运行LwIP。

一. 选择基础工程模板

我们的基础工程是SDK中的lwip_ipv4_ipv6_echo_freertos_cm33示例，默认情况下这个demo用的是EVK板上的ENET4口对应的网口，请看下面这张图，RT1180内部其实有2个MAC：ENETC0和ENETC1，其中ENETC0是一个单独的1G MAC，另一个ENETC1接到了Switch的PORT4口：

所以这个demo就是一个单独的千兆网示例，而选择RT1180的用户往往是看重Switch功能的，虽然这个demo仅展示了单MAC的功能，但是这个示例已经集成了大部分的驱动函数，并且有一个NETC_USE_SWT宏看上去是适配Switch的开关。但是实际上这个宏开启后，默认情况下任何一个网口都不能工作，因为它调用的函数SWT_SendFrame是从kNETC_SWITCH0Port0发送的，但是PORT0对应的PHY在代码里并未初始化。

二. EP or SWT

RT1180的Switch相当的灵活，它既可以从ENETC1对应的EndPoint收发数据，也可以指定从Switch的某个指定PORT口来收发数据，NETC_USE_SWT宏对应的代码是这样处理的，如果用这种方式去适配LwIP，处理起来会比较麻烦，需要查询每个PORT口来做相应的处理，所以我们先确定目标：我们只通过EndPoint收发数据，并不对Switch的单独PORT做帧处理，这也符合一般客户的应用，它相当于把RT1180的1个MAC接到了外部的交换机上。

因为EndPoint是内部直接挂在Switch上的，这个EP是不存在link up, down的状态，所以这里在LwIP中虚拟了一个PHY驱动函数，每个函数都返回了固定的值

constphy_operations_t g_app_phy_rtl8201_ops = {.phyInit            = APP_PSEUDO_PHY_Init,                                                .phyWrite           = PSEUDO_PHY_Write,                                                .phyRead            = PSEUDO_PHY_Read,                                                .getAutoNegoStatus  = PSEUDO_PHY_GetAutoNegotiationStatus,                                                .getLinkStatus      = PSEUDO_PHY_GetLinkStatus,                                                .getLinkSpeedDuplex = PSEUDO_PHY_GetLinkSpeedDuplex,                                                .setLinkSpeedDuplex = PSEUDO_PHY_SetLinkSpeedDuplex,                                                .enableLoopback     = PSEUDO_PHY_EnableLoopback,                                                .enableLinkInterrupt= PSEUDO_PHY_EnableLinkInterrupt,                                                .clearInterrupt     = PSEUDO_PHY_ClearInterrupt};

三. 开始移植

1. 在hardware_init.c添加BOARD_NETC_Init()函数，这个函数在board.c中是存在的，但是默认情况下没有调用

   

2. 在hardware_init.c初始化EVK上所有的5个PHY，这段代码来自之前的netc_switch_cm33示例

   status_tAPP_PHY_Init(void){status_t result            = kStatus_Success;phy_config_t phy8211Config = {        .autoNeg   = true,				//yangliang        .speed     = kPHY_Speed1000M,        .duplex    = kPHY_FullDuplex,        .enableEEE = false,        .ops       = &phyrtl8211f_ops,    };phy_config_t phy8201Config = {        .autoNeg   = true,				//yangliang        .speed     = kPHY_Speed100M,        .duplex    = kPHY_FullDuplex,        .enableEEE = false,        .ops       = &phyrtl8201_ops,    };/* Reset all PHYs even some are not used in case unstable status has effect on other PHYs. *//* Reset PHY8201 for ETH4(EP), ETH0(Switch port0). Power on 150ms, reset 10ms, wait 150ms. *//* Reset PHY8211 for ETH1(Switch port1), ETH2(Switch port2), ETH3(Switch port3). Reset 10ms, wait 30ms. */    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_EP0_PORT_PHY_RESET_PIN, 0);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT0_PHY_RESET_PIN, 0);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT1_PHY_RESET_PIN, 0);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT2_PHY_RESET_PIN, 0);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT3_PHY_RESET_PIN, 0);    SDK_DelayAtLeastUs(10000, CLOCK_GetFreq(kCLOCK_CpuClk));    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_EP0_PORT_PHY_RESET_PIN, 1);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT0_PHY_RESET_PIN, 1);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT1_PHY_RESET_PIN, 1);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT2_PHY_RESET_PIN, 1);    RGPIO_PinWrite(EXAMPLE_SWT_PORT3_PHY_RESET_PIN, 1);    SDK_DelayAtLeastUs(150000, CLOCK_GetFreq(kCLOCK_CpuClk));#if 1/* Initialize PHY for EP. */    phy8201Config.resource = &s_phy_resource[EXAMPLE_EP0_PORT];    phy8201Config.phyAddr  = BOARD_EP0_PHY_ADDR;    result                 = APP_PHY_SetPort(EXAMPLE_EP0_PORT, &phy8201Config);if (result != kStatus_Success)    {return result;    }    result = APP_Phy8201SetUp(&s_phy_handle[EXAMPLE_EP0_PORT]);if (result != kStatus_Success)    {return result;    }#endif/* Initialize PHY for switch port0. */    phy8201Config.resource = &s_phy_resource[EXAMPLE_SWT_PORT0];    phy8201Config.phyAddr  = BOARD_SWT_PORT0_PHY_ADDR;    result                 = APP_PHY_SetPort(EXAMPLE_SWT_PORT0, &phy8201Config);if (result != kStatus_Success)    {return result;    }    result = APP_Phy8201SetUp(&s_phy_handle[EXAMPLE_SWT_PORT0]);if (result != kStatus_Success)    {return result;    }/* Initialize PHY for switch port1. */    phy8211Config.resource = &s_phy_resource[EXAMPLE_SWT_PORT1];    phy8211Config.phyAddr  = BOARD_SWT_PORT1_PHY_ADDR;    result                 = APP_PHY_SetPort(EXAMPLE_SWT_PORT1, &phy8211Config);if (result != kStatus_Success)    {return result;    }if (((1U << 2) & EXAMPLE_SWT_USED_PORT_BITMAP) != 0U)    {/* Initialize PHY for switch port2. */        phy8211Config.resource = &s_phy_resource[EXAMPLE_SWT_PORT2];        phy8211Config.phyAddr  = BOARD_SWT_PORT2_PHY_ADDR;        result                 = APP_PHY_SetPort(EXAMPLE_SWT_PORT2, &phy8211Config);if (result != kStatus_Success)        {return result;        }    }if (((1U << 3) & EXAMPLE_SWT_USED_PORT_BITMAP) != 0U)    {/* Initialize PHY for switch port3. */        phy8211Config.resource = &s_phy_resource[EXAMPLE_SWT_PORT3];        phy8211Config.phyAddr  = BOARD_SWT_PORT3_PHY_ADDR;        result                 = APP_PHY_SetPort(EXAMPLE_SWT_PORT3, &phy8211Config);if (result != kStatus_Success)        {return result;        }    }return result;}

   需要注意的是，把自协商打开了：

   

3. 在hardware_init.c添加APP_PHY_GetLinkStatus和APP_PHY_GetLinkModeSpeedDuplex函数

   status_tAPP_PHY_GetLinkStatus(uint32_t port, bool *link){return PHY_GetLinkStatus(&s_phy_handle[port], link);}status_tAPP_PHY_GetLinkModeSpeedDuplex(uint32_t port,netc_hw_mii_mode_t *mode,netc_hw_mii_speed_t *speed,netc_hw_mii_duplex_t *duplex){switch (port)    {case EXAMPLE_EP0_PORT:            *mode = kNETC_RmiiMode;break;case EXAMPLE_SWT_PORT0:            *mode = kNETC_MiiMode;break;case EXAMPLE_SWT_PORT1:            *mode = kNETC_RgmiiMode;break;case EXAMPLE_SWT_PORT2:            *mode = kNETC_RgmiiMode;break;case EXAMPLE_SWT_PORT3:            *mode = kNETC_RgmiiMode;break;default:            assert(false);break;    }return PHY_GetLinkSpeedDuplex(&s_phy_handle[port], (phy_speed_t *)speed, (phy_duplex_t *)duplex);}

4. 熟悉LwIP的小伙伴应该都知道，在初始化协议栈的时候一般只对1个PHY进行初始化，并且通过sys_timeout做1.5s周期的回调，去probe_link状态，根据phy状态的变化来切换MAC的状态，所以我们需要在ethernetif.c文件中修改ethernetif_probe_link函数：

   voidethernetif_probe_link(struct netif *netif_){status_t result = kStatus_Success;bool link       = false;staticint i = 0;netc_hw_mii_mode_t phyMode;netc_hw_mii_speed_t phySpeed;netc_hw_mii_duplex_t phyDuplex;for(i = 0; i < EXAMPLE_SWT_MAX_PORT_NUM; i++)	{		result = APP_PHY_GetLinkStatus(EXAMPLE_SWT_PORT0 + i, &link);if((result == kStatus_Success)&&(link == true))		{			result = APP_PHY_GetLinkModeSpeedDuplex(EXAMPLE_SWT_PORT0 + i, &phyMode, &phySpeed, &phyDuplex);if(result == kStatus_Success)			{				ethernetif_on_link_up(netif_, (phy_speed_t)phySpeed, (phy_duplex_t)phyDuplex, i);			}		}	}}

   这里是没有调用link down的函数，这里只考虑EP连接到Switch是不存在link down状态，如果用户需要在Switch所有对外的4个口都link down时关闭网卡，可以参考下面的代码：

   voidethernetif_probe_link(struct netif *netif_){staticint i = 0;phy_handle_t *phy;status_t st;bool total_status = false;bool status; // true = Link is upfor (i = 0; i < FSL_FEATURE_NETC_SWITCH_MAX_PORT_NUMBER; i++)    {        phy = ethernetif_get_phy(netif_, i);if (phy == NULL)        {continue;        }        st = PHY_GetLinkStatus(phy, &status);if (st == kStatus_Success)        {            LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();if (status)            {                st = PHY_GetLinkSpeedDuplex(phy, &speed, &duplex);if (st == kStatus_Success)                {                    ethernetif_on_link_up(netif_, speed, duplex, i);                }                netif_set_link_up(netif_);                total_status = true;            }        }    }if (total_status == false)    {        netif_set_link_down(netif_);        ethernetif_on_link_down(netif_);    }}

5. 在netc_ethernetif.c文件的ethernetif结构体中添加swt的handle和config

   structethernetif{    ……swt_handle_t swt_handle;swt_config_t swt_config;}

6. 在netc_ethernetif.c文件的ethernetif_plat_init函数中，将si从kNETC_ENETC0PSI0切换到kNETC_ENETC1PSI0

   

7. 还是在ethernetif_plat_init函数中添加SWT的配置，代码来自于之前的netc_switch_cm33

   	SWT_GetDefaultConfig(&ethernetif->swt_config);    ethernetif->swt_config.ports[0].ethMac.miiMode = NETC_MII_MODE;    ethernetif->swt_config.ports[0].ethMac.miiSpeed = NETC_MII_SPEED;    ethernetif->swt_config.ports[0].ethMac.miiDuplex = kNETC_MiiFullDuplex;	ethernetif->swt_config.ports[0].commonCfg.ipfCfg.enIPFTable = true;	ethernetif->swt_config.ports[0].bridgeCfg.isRxVlanAware = false;	ethernetif->swt_config.ports[1].ethMac.miiMode = kNETC_RgmiiMode;    ethernetif->swt_config.ports[1].ethMac.miiSpeed = kNETC_MiiSpeed1000M;    ethernetif->swt_config.ports[1].ethMac.miiDuplex = kNETC_MiiFullDuplex;	ethernetif->swt_config.ports[1].commonCfg.ipfCfg.enIPFTable = true;	ethernetif->swt_config.ports[1].bridgeCfg.isRxVlanAware = false;	ethernetif->swt_config.ports[2].ethMac.miiMode = kNETC_RgmiiMode;    ethernetif->swt_config.ports[2].ethMac.miiSpeed = kNETC_MiiSpeed1000M;    ethernetif->swt_config.ports[2].ethMac.miiDuplex = kNETC_MiiFullDuplex;	ethernetif->swt_config.ports[2].commonCfg.ipfCfg.enIPFTable = true;	ethernetif->swt_config.ports[2].bridgeCfg.isRxVlanAware = false;	ethernetif->swt_config.ports[3].ethMac.miiMode = kNETC_RgmiiMode;    ethernetif->swt_config.ports[3].ethMac.miiSpeed = kNETC_MiiSpeed1000M;    ethernetif->swt_config.ports[3].ethMac.miiDuplex = kNETC_MiiFullDuplex;	ethernetif->swt_config.ports[3].commonCfg.ipfCfg.enIPFTable = true;	ethernetif->swt_config.ports[3].bridgeCfg.isRxVlanAware = false;	ethernetif->swt_config.ports[4].bridgeCfg.isRxVlanAware = false;    ethernetif->swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.portMembership = 0x1FU;//(1U << NETC_SWT_PSEUDO_PORT) | NETC_SWT_USED_PORT_BITMAP;/* FDB lookup is performed, and if there is no match, the frame is flooded to the port bitmap in VLAN filter entry. */    ethernetif->swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.mfo = kNETC_FDBLookUpWithFlood;//kNETC_NoFDBLookUp;//kNETC_FDBLookUpWithFlood;//kNETC_FDBLookUpWithDiscard;    ethernetif->swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.mlo = kNETC_HardwareMACLearn;	ethernetif->swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.enUseFilterID = true;    ethernetif->swt_config.bridgeCfg.dVFCfg.filterID = EXAMPLE_FRAME_FID;    ethernetif->swt_config.cmdRingUse            = 1U;    ethernetif->swt_config.cmdBdrCfg[0].bdBase   = ethernetif->cmdBuffDescrip;    ethernetif->swt_config.cmdBdrCfg[0].bdLength = NETC_CMDBD_NUM;	result = SWT_Init(&ethernetif->swt_handle, &ethernetif->swt_config);if (result != kStatus_Success)    {return;    }

8. 之前在ethernetif_probe_link会获取到Phy的状态，我们还需要在link_up函数里根据phy的配置来修改swt的config，如下位置添加ethernetif_swt_configure_link函数

   

9. 修改netc_ethernetif.c文件的中断回调函数void msgintrCallback，将EP_CleanTxIntrFlags(ethernetif->ep_handle, 1, 0);改为        EP_CleanTxIntrFlags(ethernetif->ep_handle, 2, 0)，这个函数对应修改的是SITXIDR0寄存器，对应的bit域是TXF[x]，刚才我们介绍过EP or SWT，当EP=ENETC1时，ring0保留给了SWT，所以发送函数会使用ring1来发送，当EP=ENETC0时，因为这个独立MAC没有经过Switch，所以默认使用了ring0来发送数据。如果搞不懂，直接把这俩bit都W1C了也没问题。

   

   

四. 上板测试

1. PC依次连接ENET0~ENENT3，通过ping 192.168.0.102（Endpoint的IP）命令来判断EP是否可以正常通信。
2. 在测试1正常的情况下，修改PC的网络配置，将自协商修改为100M全双工或者其他速率模式，重新ping EP来判断Switch是否会根据PHY状态自适应工作。
3. 连接多台PC或者网络设备到ENET0~ENET3，通过ping命令测试多台设备之间是否可以正常通信。

五. 代码分享

大家可以到下面这个地址拿到完整的工程：

https://gitee.com/hudiekaxp/rt1180_switch_lwip