Marvell交换芯片88E6321/88E6320驱动总结-寄存器篇

欧大琛 2019-03-17 PM 5239℃ 3条

由于我在项目中将该芯片作为PHY和SERDES使用,因此本文内容主要还是围绕PHY和SERDES的相关功能,至于其他功能则没有进行深入研究。


工作模式

在之前的硬件篇中有提到,该芯片有两种寻址模式:单芯片寻址和多芯片寻址。

  • 多芯片寻址
    对于多芯片寻址,需要给芯片设置一个非零的SMI地址(ADDR[4:0]的反码)。在多芯片寻址模式下,仅有两个寄存器(0x00:SMI Command Register 0x01:SMI Data Register)能够使用,内部各PORT的寄存器均由这两个寄存器间接访问。

请输入图片描述

通过向SMI Command Register的[9:5]写入内部SMI设备地址,[4:0]写入内部SMI寄存器地址来访问各个Port的内部寄存器,[11:10]决定决前是写入还是读出操作。
请输入图片描述

通过向SMI Data Register的[15:0]位写入或读取SMI Command Register设定的寄存器内容。
请输入图片描述

  • 单芯片寻址
    对于单芯片寻址,其SMI地址为0x00(针对整个芯片),即ADDR[4:0]=0x1F。

请输入图片描述

在单芯片寻址模式下,每个Port都有各自的SMI地址(针对内部每个Port),Port0-Port6对应的SMI地址分别为0x10-0x16(直接访问)。
若Port0、1、2、5、6接有外部PHY,则必须使用以下SMI地址,0x00对应Port0,0x01对应Port1,0x02对应Port2,0x05对应Port5,0x06对应Port6,这样PPU才能自动的轮询各个PHY获取各自的连接状况,速度,双工情况,流控状态等信息,这些外部PHY需要使用Global2 offset 0x18、0x19进行访问。对于Port3、Port4的内部PHY地址映射为0x03、0x04;Port0、Port1的内部SERDES映射为0x0C、0x0D,同样的,也是需要使用Global2 offset 0x18、0x19进行访问。

Global2 寄存器的 Offset24,25 寄存器

前文提到,两个非常重要的寄存器,即Global2 offset 0x18、0x19寄存器,在单芯片寻址模式下PHY和SERDES寄存器的访问都必须通过这两个寄存器间接访问。

  • Global2 offset 0x18 (SMI PHY Command Register)寄存器
    请输入图片描述

与多芯片存储能够访问的Command Register寄存器一样,[9:5]写入SMI设备地址,[4:0]写入SMI寄存器地址来访问各个Port的内部寄存器,[11:10]决定当前是写入还是读出操作。

  • Global2 offset 0x19 (SMI PHY Data Register)寄存器
    请输入图片描述

与SMI Data Register相同,通过[15:0]位写入或读取SMI Command Register设定的寄存器内容。

  • PHY读写函数(伪代码)
    对于单纯的PHY器件,如LAN8720A,我们对于PHY寄存器的访问(按照Clauses 22)直接通过SMI接口设置phy地址,和内部寄存器地址就可以访问了。
Preamble(32bits)Start(2bits)OP Code(2bits)PHYAD(5bits)REGAD(5bits)Turn Around(2bits)Data(16bits)Idle
Read1.......10110A4A3A2A1A0R4R3R2R1R0Z0D15.......D0Z*
Write1.......10101A4A3A2A1A0R4R3R2R1R0Z0D15.......D0Z*

而这里,对于88E6321的访问就不那么直接了,下面通过伪代码形式讲述如何正确读写内部PHY寄存器:
首先必须实现最直接的SMI读写函数,不同的平台实现方式可能不同,在STM32的HAL库下,提供了

HAL_StatusTypeDef HAL_ETH_WritePHYRegister(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t PHYReg, uint32_t RegValue)
HAL_StatusTypeDef HAL_ETH_ReadPHYRegister(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t PHYReg, uint32_t RegValue)

但是这个函数的PhyAddress是由heth带入的,而我们要频繁在各个Port与Global寄存器间切换,因此改写该库函数,PhyAddress主动传入。

HAL_StatusTypeDef HAL_ETH_WritePHYRegister_New(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t DevAddr, uint16_t PHYReg, uint32_t *RegValue)
HAL_StatusTypeDef HAL_ETH_ReadPHYRegister_New(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t DevAddr, uint16_t PHYReg, uint32_t *RegValue)
//具体实现就是把原来heth传入的地址替换为DevAddr

有了最基础读写的函数,我们来构建内部PHY读写函数:

/*!
 * \fn write_smi_phy_reg
 * \brief PHY寄存器设置
 *          
 * \param [in] ETH_HandleTypeDef *heth STM32以太网结构体定义
 * \param [in] uint16_t dev_addr PHY地址,单芯片寻址模式下为0x03或0x04
 * \param [in] uint16_t reg_addr 寄存器地址
 * \param [in] uint32_t reg_value 写入值
 * 
 * \retval error_code_t  
 */
error_code_t write_smi_phy_reg(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t dev_addr, uint16_t reg_addr, uint32_t reg_value)
{
    volatile uint16_t time_out;
    uint32_t smi_reg;
    time_out = 100;

    /*!
     *  检测当前PHY是否Busy
     */
    do {
        if (HAL_ETH_ReadPHYRegister_New(heth, GLOBAL2_DEV_ADDR(0x1C), SMI_PHY_CMD_REG(0x18), &smi_reg) != ok) {
            ERROR_MSG("Read SMI_PHY_CMD_REG register failed");
            return error;
        }
        if (time_out-- < 1) {
            ERROR_MSG("Read SMI_PHY_CMD_REG register timed out");
            return error;
        }
    } while (smi_reg & SMI_BUSY(0x8000));

    /*!
     *  先将需要写入的数据写入SMI_PHY_DATA_REG,待后续写命令时完成传输
     */
    if (HAL_ETH_WritePHYRegister_New(heth, GLOBAL2_DEV_ADDR, SMI_PHY_DATA_REG, reg_value) != ok) {
        return error;
    }

    smi_reg = SMI_BUSY | (dev_addr << 5) | (SMI_WRITE(0x01) << 10) | (reg_addr << 0) | (SMI_CLAUSE22 << 12);//!< 设置需要写入的命令(写命令、smi地址、phy寄存器地址、条款) By: Ouqichen 2019年2月11日
    
    /*!
     *  写入命令
     */
    if (HAL_ETH_WritePHYRegister_New(heth, GLOBAL2_DEV_ADDR, SMI_PHY_CMD_REG, smi_reg) != ok) {
        ERROR_MSG("Write PHY_QD_REG_SMI_PHY_CMD Register Failed");
        return error;
    }

    return ok;
}

/*!
 * \fn read_smi_phy_reg
 * \brief PHY寄存器读取
 *          
 * \param [in] ETH_HandleTypeDef *heth STM32以太网结构体定义
 * \param [in] uint16_t dev_addr PHY地址,单芯片寻址模式下为0x03或0x04
 * \param [in] uint16_t reg_addr 寄存器地址
 * \param [out] uint32_t *reg_value 读出值
 * 
 * \retval error_code_t 
 */
error_code_t read_smi_phy_reg(ETH_HandleTypeDef *heth, uint16_t dev_addr, uint16_t reg_addr, uint32_t reg_value)
{
    volatile uint16_t time_out;
    uint32_t smi_reg;

    time_out =100;
    /*!
     *  检测当前PHY是否Busy
     */
    do {
        if (HAL_ETH_ReadPHYRegister_New(heth, GLOBAL2_DEV_ADDR(0x1C), SMI_PHY_CMD_REG(0x18), &smi_reg) != ok) {
            ERROR_MSG("Read SMI_PHY_CMD_REG register failed");
            return error;
        }
        if (time_out-- < 1) {
            ERROR_MSG("Read SMI_PHY_CMD_REG register timed out");
            return error;
        }
    } while (smi_reg & SMI_BUSY(0x8000));

    smi_reg = SMI_BUSY | (dev_addr << 5) | (SMI_READ_22(0x02) << 10) | (reg_addr << 0) | (SMI_CLAUSE22 << 12);//!< 设置需要写入的命令(读命令、smi地址、phy寄存器地址、条款) By: Ouqichen 2019年2月11日

    /*!
     *  写入命令
     */
    if (HAL_ETH_WritePHYRegister_New(heth, GLOBAL2_DEV_ADDR, SMI_PHY_CMD_REG, smi_reg) != ok) {
        ERROR_MSG("Write PHY_QD_REG_SMI_PHY_CMD Register Failed");
        return error;
    }

    time_out =100;
    /*!
     *  检测当前PHY是否Busy
     */
    do {
        if (HAL_ETH_ReadPHYRegister_New(heth, GLOBAL2_DEV_ADDR(0x1C), SMI_PHY_CMD_REG(0x18), &smi_reg) != ok) {
            ERROR_MSG("Read SMI_PHY_CMD_REG register failed");
            return error;
        }
        if (time_out-- < 1) {
            ERROR_MSG("Read SMI_PHY_CMD_REG register timed out");
            return error;
        }
    } while (smi_reg & SMI_BUSY(0x8000));

    /*!
     *  待总线不忙碌时读取数据
     */
    if (HAL_ETH_WritePHYRegister_New(heth, GLOBAL2_DEV_ADDR, SMI_PHY_DATA_REG, reg_value) != ok) {
        return error;
    }

    *reg_value = smi_reg;

    return ok; 
}

从以上伪代码可以看出:写入PHY时,先写入数据,在写入命令。读取PHY时,先写入命令,等待数据准备完成,再读取数据

PHY寄存器

实现了PHY的读写函数后,再来看看有那些寄存器可以访问。
IEEE中只为PHY定义了32个寄存器地址,为了拓展寄存器地址,这里采用的页机制,其中寄存器22的[7:0]用于切换页。
请输入图片描述

这里介绍几个主要的寄存器:

  • Page 0, Register 0 Copper Control Register
    寄存器0是PHY控制寄存器,通过Control Register可以对PHY的主要工作状态进行设置,具体内容可以查询datasheet,下面介绍主要的功能:

bit15 Copper Reset: 软复位功能,对其写“1”触发软复位,并在复位结束后自动清为“0”,在某些操作(如修改自协商模式)后需要软复位才能使其生效。
bit14 Loopback: lookback测试功能,用于开发调试,写一使能该功能。
bit12 Auto-Negotiation Enable: 自动协商使能位,软件复位后生效,具体的Auto-Negotiation选项设置,在Copper Auto-Negotiation Advertisement Register (Page 0, Register 4)配置。

  • Page 0, Register 1 Copper Status Register
    寄存器1是PHY状态寄存器,主要包含PHY的状态信息,如速率、双工情况、自协商是否完成、自协商能力等。

bit5 Copper Auto-Negotiation Complete: 自动协商完成位,此时PHY的其他寄存器才是可靠的。
bit2 Copper Link Status: Link状态指示位Link状态指示位,PHY Polling通过轮询该位来确定Link状态,该位只在Auto-Negotiation Complete完成后才可靠。
FBI WARINIG下,这里的链路状态每次读取会得到上一次的链路状态,也就是这里的链路状态是滞后的,因此,想要获得最新状态,建议连续读取两次,或者直接读取寄存器17的bit10,获取实时状态。)

  • Page 0, Register 4 Copper Auto-Negotiation Advertisement Register
    寄存器4是指示自动协商所支持的能力的寄存器,在AN enable的情况下,该端口会使用快速连接脉冲(Fast Link Pulse FLP)与对端交互端口自协商能力,协商完成后,会选择双方均支持的能力建立连接。

bit9-bit5 分别指示能够支持的能力。

  • Page 0, Register 5 Copper Link Partner Ability Register
    寄存器5用于指示自动协商后,对端的所支持的自协商能力,该寄存器在调试时非常有用,能够表明,链路上是否有数据交互。
  • Page 0, Register 9 1000BASE-T Control Register
    寄存器9用于设置1000BASE-T的主从配置与自协商能力。需要注意的是,1000BASE-X的自协商除了双工和流控信息之外,并不能协商速率信息,也就是说端口只能工作在1000M模式下。
  • Page 0, Register 10 1000BASE-T Status Register
    寄存器10主要用于保存自协商完成后的对端所支持的自协商能力。
  • Page 0, Register 16 Copper Specific Control Register 1
    寄存器16主要是寄存器0的拓展。

bit10 强制设置网络已经连接功能,在我们进行lookback测试,而网线又不能接入时,可以强制使寄存器link up,而方便测试进行。
bit6:5 MDI交差模式,一般来说设置为11b,PHY根据FLP信号自动切换为MDI或者MDIX,因此该功能需要自协商功能的支持。

  • Page 0, Register 17 Copper Specific Status Register 1
    寄存器17是主要是寄存器1的拓展,在这个寄存器中,我们可以获取到当前的连接状态,当前MDI Crossover的模式等。
  • Page 0, Register 18 Copper Specific Interrupt Enable Register
    寄存器18,顾名思义,就是中断使能寄存器。初始化时配置了相关中断使能后,一旦中断发生,INT0引脚则会拉低,此时MCU通过读取Register 19,则可以确定发生了什么中断。
  • Page 0, Register 19 Copper Interrupt Status Register
    寄存器19为中断状态寄存器,读取该寄存器将清除中断。
  • Page ANY, Register 22 Page Address
    bit7:0 页选择寄存器,用于在各个寄存器中进行页切换。

了解了以上主要寄存器,下面来实现具备页切换的PHY读写函数:

/*!
 * \fn read_smi_page_phy_reg
 * \brief 带页切换的PHY寄存器读取
 *          
 * \param [in] ETH_HandleTypeDef *heth STM32以太网结构体定义
 * \param [in] uint16_t port_num 端口号
 * \param [in] uint8_t page_num 页号码
 * \param [in] uint16_t reg_addr 寄存器地址
 * \param [out] uint32_t *reg_value 读出值
 * 
 * \retval error_code_t 
 */
error_code_t read_smi_page_phy_reg(ETH_HandleTypeDef *heth, uint8_t port_num, uint8_t page_num, uint16_t reg_addr, uint32_t *reg_value)
{
    error_code_t ret_value;
    ret_value = write_smi_phy_reg(heth, (uint16_t)port_num, SMI_PHY_PAGE_ANY_REG(0x16), (uint32_t)page_num);

    if (ret_value != ok)
        return ret_value;

    ret_value = read_smi_phy_reg(heth, (uint16_t)port_num, reg_addr, reg_value);
    return ret_value;
}

/*!
 * \fn write_smi_phy_reg
 * \brief PHY寄存器设置
 *          
 * \param [in] ETH_HandleTypeDef *heth STM32以太网结构体定义
 * \param [in] uint16_t port_num 端口号
 * \param [in] uint8_t page_num 页号码
 * \param [in] uint16_t reg_addr 寄存器地址
 * \param [in] uint32_t reg_value 写入值
 * 
 * \retval error_code_t  
 */
error_code_t read_smi_page_phy_reg(ETH_HandleTypeDef *heth, uint8_t port_num, uint8_t page_num, uint16_t reg_addr, uint32_t reg_value)
{

    error_code_t ret_value;
    ret_value = write_smi_phy_reg(heth, (uint16_t)port_num,SMI_PHY_PAGE_ANY_REG(0x16), (uint32_t)page_num);

    if (ret_value != ok)
        return ret_value;

    ret_value = write_smi_phy_reg(heth, (uint16_t)port_num, reg_addr, reg_value);
    return ret_value;
}

中断相关寄存器

88E632x包含了一个中断控制器,将各种中断统一合并到一个引脚INTn上。全局寄存器1 offset 0x04中包含了各种中断源的总开关,为了能够使用设备相关中断,我们需要将bit7 DevIntEn置为1 。
请输入图片描述

接着,还需要设置中断掩码(Global2 Offset1),确保PHY相关中断使能。
请输入图片描述

最后还需要设置PHY寄存器(0x12),使能具体使用哪些中断。
请输入图片描述

完成以上操作后,一旦相关中断发生,这会拉低88E632x的INTn引脚,MCU则可以通过下降沿触发中断,对芯片具体发生什么中断进行判断与处理。
需要注意的是,在中断发生后,如果没有对该中断进行处理,则该INTn引脚会一直处于低电平,这样就无法再次捕获相关中断了,因此,中断发生后应及时清除中断,清除中断需要读取2个寄存器,Global1 Offset 0 Switch Global Status Register 寄存器和PHY 19 Copper Interrupt Status Register寄存器。

SERDES寄存器

SERDES寄存器的配置与PHY基本相同,这里不再赘述,不过需要注意的是,光纤相关的自协商只能协商双工和流控等信息,而速率则是固定的,因此协商前需要确定通信速率。
在switch芯片的Px_SMODE可以决定是千兆还是百兆光纤。

请输入图片描述

通过读取 Fiber Specific Control Register 1的bit1:0可以知道其当前工作模式。

标签: marvell, 以太网, 88e632x

「一键投喂 软糖/蛋糕/布丁/牛奶/冰阔乐!」

欧大琛

(๑>ڡ<)☆谢谢老板~

使用微信扫描二维码完成赞赏

非特殊说明,本博所有文章均为博主原创。

评论啦~



已有 3 条评论


  1. 刘先生18923731857

    88e6390X开发请教,有咨询费。

    回复 2020-04-03 13:17
    1. maketure

      什么相关的

      回复 2020-09-09 11:19
    2. 欧大琛 博主

      没有搞过呀!

      回复 2020-04-03 22:52