Sigmastar SSR931G GMAC网口使用指南

1. 前言

1.1. Support List

该SOP目前仅适用于：SSR931G demo board

1.2. 概述

该系列IC拥有两个GMAC控制器：GMAC0和GMAC1

从硬件角度看：

GAMC0: 支持 RGMII（external gphy）、RMII（external ephy）

GAMC1: 支持 RGMII（external gphy）、RMII（external ephy）、MII（internal ephy）

从软件角度看：

  • UBOOT

    GAMC0: 支持 RGMII（external gphy）

    GAMC1: 支持 MII（internal ephy）

    但注意一次启动中仅能开启一个GMAC口

  • KERNEL

    GAMC0: 支持 RGMII（external gphy）

    GAMC1: 支持 MII（internal ephy）

    一次启动中两个GMAC口均开启，可同时使用

2. UBOOT 2015 GMAC0 RGMII（EXTERNAL GPHY）

2.1. ENV配置要求

setenv ethact sstar_gmac0

setenv --f gmac_bustype rgmii

saveenv

重启生效。

2.2. 场景演示

3. UBOOT 2015 GMAC1 MII（INTERNAL EPHY）

3.1. ENV配置要求

setenv ethact sstar_gmac1

setenv gmac_bustype mii

saveenv

重启生效。

3.2. 场景演示

4. UBOOT 2021 DTS

目前在 dtsi 内含两个网络节点，分别是 gmac0 & gmac1，要修改配置时，需要根据使用的网口来修改对应的 dts node， 下面以网口 gmac0 为例 :

  • 修改不同PHY接口，提供三种接口选择 :

    phy-mode = "mii" / "rmii" / "rgmii"

  • 限制 Auto Negotiation 最高速度，提供三个文件位选择 :

    max-speed = <10> / <100> / <1000>

  • Driver 开关 :

    status = "okay" / "disabled"

  • mclk与mclk-refmode (若想省PHY外挂晶振，可让主芯片产生指定clock频率给PHY):

    mclk:可指定的频率, 0 : 不出clock, 25 : 25MHz, 50 : 50MHz

    mclk-refmode :指定要输出的PAD，1 : RGMIIX_MCLK, 2: RGMIIX_RSTN

    gmac0范例:

    gmac0 : gmac0 {
    mclk = /bits/ 8 <25>;
    mclk-refmode = /bits/ 8 <1>;
}

    由RGMII0_MCLK输出25MHz给PHY

    mclk = /bits/ 8 <0>;或不写则为关闭

    请注意此功能只限GMAC0 only, GMAC1不保证 mclk稳定性

  • reset-io : 指定给PHY做reset的pin，可选择RGMIIx_RSTN或RGMIIx_MCLK

    gmac0范例:

    reset-io = /bits/ 8 <0>

    指定reset io为RGMII0_RSTN

    reset-io = /bits/ 8 <1>

    指定reset io为RGMII0_MCLK

    reset-io不写则不控制io

5. UBOOT 2021 GMAC0 RGMII （EXTERNAL YT8531 GPHY）

5.1. DTS配置

修改 "gmac0" dts node，将 phy-mode 设置为 "rgmii"，需要透过DTS修改，无法透过Uboot ENV 设置

5.2. CONFIG配置

透过 Uboot Menuconfig 开启对应的PHY Driver，路径 :

Device Drivers  ---> Ethernet PHY (physical media interface) support  ---> 
[*]   YT Ethernet PHYs support

可同时与其他 Phy Driver 并存，Phy Driver会根据PHYID与对应的Driver适配。

5.3. ENV配置要求

setenv ethact gmac0

set -f ethaddr xx:xx:xx:xx:xx:xx

setenv ipaddr xxx.xxx.xxx.xxx

ping xxx.xxx.xxx.xxx

5.4. 场景演示

5.5. PHY DRIVER 路径

drivers/net/phy/motorcomm.c

6. UBOOT 2021 GMAC0 RGMII （EXTERNAL RTL8211 GPHY）

6.1. DTS配置

修改 "gmac0" dts node，将 phy-mode 设置为 "rgmii" ，PHY使用接口需要透过DTS修改，无法透过Uboot ENV 设置

6.2. CONFIG配置

RTL8211 默认使用Generic PHY Driver，无须特别开启。

6.3. ENV配置要求

setenv ethact gmac0

set -f ethaddr xx:xx:xx:xx:xx:xx

setenv ipaddr xxx.xxx.xxx.xxx

ping xxx.xxx.xxx.xxx

6.4. 场景演示

6.5. PHY DRIVER 路径

drivers/net/phy/phy.c

7. UBOOT 2021 GMAC0 RMII/RGMII

7.1. DTS配置

修改 "gmac0" dts node，将 phy-mode 设置为 "rmii" / "rgmii" ，PHY使用接口需要透过DTS修改，无法透过Uboot ENV 设置

7.2. CONFIG配置

不特别指定PHY Driver 时，默认使用Generic PHY Driver，无须特别开启。

7.3. ENV配置要求

setenv ethact gmac0

set -f ethaddr xx:xx:xx:xx:xx:xx

setenv ipaddr xxx.xxx.xxx.xxx

ping xxx.xxx.xxx.xxx

7.4. 场景演示

7.5. PHY DRIVER 路径

drivers/net/phy/phy.c

8. UBOOT 2021 GMAC1 MII（INTERNAL EPHY）

8.1. DTS配置

修改 "gmac1" dts node，将 phy-mode 设置为 "mii"，PHY使用接口需要透过DTS修改，无法透过Uboot ENV 设置

8.2. CONFIG配置

透过 Uboot Menuconfig 开启对应的PHY Driver，路径 :

Device Drivers  ---> Ethernet PHY (physical media interface) support  ---> 
[*]   SigmaStar Ethernet PHYs support

可同时与其他 Phy Driver 并存，Phy Driver会根据PHYID与对应的Driver适配。

8.3. ENV配置要求

setenv ethact gmac1

set -f eth1addr xx:xx:xx:xx:xx:xx

setenv ipaddr xxx.xxx.xxx.xxx

ping xxx.xxx.xxx.xxx

8.4. 场景演示

8.5. PHY DRIVER 路径

drivers/net/phy/albany.c

9. UBOOT 2021 GMAC1 RMII/RGMII

9.1. DTS配置

修改 "gmac1" dts node，将 phy-mode 设置为 "rmii" / "rgmii"，PHY使用接口需要透过DTS修改，无法透过Uboot ENV 设置

9.2. CONFIG配置

不特别指定PHY Driver 时，默认使用Generic PHY Driver，无须特别开启。

9.3. ENV配置要求

setenv ethact gmac1

set -f eth1addr xx:xx:xx:xx:xx:xx

setenv ipaddr xxx.xxx.xxx.xxx

ping xxx.xxx.xxx.xxx

9.4. 场景演示

9.5. PHY DRIVER 路径

drivers/net/phy/phy.c

10. KERNEL DTS相关说明

目前在dtsi内含两个网络节点，分别是gmac0 & gmac1，要修改配置时，需要根据使用的网口来修改对应的 dts node，对应关系分别为eth0:gmac0以及eth1:gmac1。

下面以网口eth1为例:

  • eth1 对应 gmac1 节点

  • 修改不同PHY接口，提供三种接口选择 :

    phy-mode = "mii" / "rmii" / "rgmii"

  • 限制 Auto Negotiation 最高速度，提供三个文件位选择 :

    max-speed = <10> / <100> / <1000>

  • Driver 开关 :

    status = "ok" / "disabled"

  • 强制speed和全/半双工，需要通过添加fixed-link控制，具有以下内容：

    'speed'(整数，必填)，表示链接速度，有10、100、1000供选择

    'full-deplex'(可选)，表示是否全双工，如果不填代表半双工

    'pause'(可选)，表示启用暂停

    'asym-pause'(可选)，表示启用asym-pause

    'link-gpios'('gpio-list',可选)，表示是否可以读取gpio确定链接是否正常

    例如：

    fixed-link {
    speed = <100>;
    full-duplex;
    pause;
};

    表示强制为100M速度，全双工。

    注意：

    RMII 接百兆switch，一定要force 100 full-duplex。

    RGMII 接千兆switch，一定要force 1000 full-duplex。

  • mclk与mclk-refmode (若想省PHY外挂晶震，可让主芯片产生指定clock频率给PHY):

    mclk:可指定的频率, 0 : 不出clock, 25 : 25MHz, 50 : 50MHz

    mclk-refmode : 指定要输出的PAD，1 : RGMIIX_MCLK, 2: RGMIIX_RSTN

    gmac0范例:

    gmac0 : gmac0 {
    mclk = /bits/ 8 <25>;
    mclk-refmode = /bits/ 8 <1>;
}

  • 由RGMII0_MCLK输出25MHz给PHY，mclk = /bits/ 8 <0>或不写则为关闭。

    请注意此功能只限GMAC0 only, GMAC1不保证 mclk稳定性

  • reset-io : 指定给PHY做reset的pin，可选择RGMIIx_RSTN或RGMIIx_MCLK

    gmac0范例:

    reset-io = /bits/ 8 <0>

    指定reset io为RGMII0_RSTN

    reset-io = /bits/ 8 <1>

    指定reset io为RGMII0_MCLK

    reset-io不写则不控制io

  • disable-txfc : 关闭 tx flow control

    <0> : 开启tx flow control

    <1> : 关闭tx flow control

11. KERNEL GMAC0 RGMII（EXTERNAL YT8531 GPHY）

11.1. DTS配置

修改 "gmac0" dts node，将 phy-mode 设置为 "rgmii"

11.2. CONFIG配置

透过 Menuconfig 开启对应的PHY Driver，路径 :

Device Drivers ---> Network device support ---> PHY Device support and infrastructure --->  
<*> Motorcomm PHYs

可同时与其他 Phy Driver 并存，Phy Driver会根据PHYID与对应的Driver适配。

11.3. PHY Driver 路径

drivers/net/phy/motorcomm.c

12. KERNEL GMAC0 RGMII（EXTERNAL RTL8211 GPHY）

12.1. DTS配置

修改 "gmac0" dts node，将 phy-mode 设置为 "rgmii"

12.2. CONFIG配置

RTL8211 默认使用Generic PHY Driver，无须特别开启。

12.3. PHY Driver 路径

drivers/net/phy/phy_device.c

13. KERNEL GMAC1 MII（INTERNAL EPHY）

13.1. DTS配置

修改 "gmac1" dts node，将 phy-mode 设置为 "mii"

13.2. CONFIG配置

透过 Menuconfig 开启对应的PHY Driver，路径 :

Device Drivers ---> SStar SoC platform drivers ---> <*> SSTAR 10/100 PHYs

可同时与其他 Phy Driver 并存，Phy Driver会根据PHYID与对应的Driver适配。

13.3. PHY Driver 路径

drivers/sstar/netphy/sstar_100_phy.c

14. KERNEL MULTIQUEUE 配置

14.1. Kernel DTSI

请将下述DTS Node 新增至dtsi 内，主要新增两大节点，mtl_rx_setup & mtl_tx_setup，并在gmac node 内新增此两个节点(mtl_rx_setup/mtl_tx_setup)。

​ mtl_rx_setup: rx-queues-config {

​ snps,rx-queues-to-use = <4>;

​ snps,rx-sched-sp;

​ queue0 {

​ snps,dcb-algorithm;

​ snps,map-to-dma-channel = <0x0>;

​ };

​ queue1 {

​ snps,dcb-algorithm;

​ snps,map-to-dma-channel = <0x1>;

​ };

​ queue2 {

​ snps,dcb-algorithm;

​ snps,map-to-dma-channel = <0x2>;

​ snps,route-up;

​ };

​ queue3 {

​ snps,dcb-algorithm;

​ snps,map-to-dma-channel = <0x3>;

​ snps,route-multi-broad;

​ };

​ };

​ mtl_tx_setup: tx-queues-config {

​ snps,tx-queues-to-use = <4>;

​ snps,tx-sched-wrr;

​ queue0 {

​ snps,weight = <0x19>;

​ snps,dcb-algorithm;

​ };

​ queue1 {

​ snps,weight = <0x19>;

​ snps,dcb-algorithm;

​ };

​ queue2 {

​ snps,weight = <0x19>;

​ snps,dcb-algorithm;

​ };

​ queue3 {

​ snps,weight = <0x19>;

​ snps,dcb-algorithm;

​ };

​ };

​ gmac0 {

​ compatible = "sstar,gmac","snps,dwmac-5.10a";

​ interrupts = ;

​ interrupt-names = "macirq";

​ reg = <0x1F34A000 0x1000>;

​ gmac-id = <0>;

​ gmac-bank = <0x1A50>, <0x1A51>, <0x1A52>, <0x1A53>, <0x1A54>, <0x1A55>, <0x1A56>, <0x1A57>;

​ disable-txfc = <1>;

​ clocks = <&CLK_gmac0_gmii>;

​ clock-names = "gmac-clk";

​ snps,tso;

​ phy-handle = <&phy0>;

​ phy-mode = "rgmii";

​ max-speed = <1000>;

​ snps,mtl-rx-config = <&mtl_rx_setup>;

​ snps,mtl-tx-config = <&mtl_tx_setup>;

​ status = "ok";

​ mdio-bus@gmac0 {

​ compatible = "snps,dwmac-mdio";

​ phy0: ethernet-phy@0 {

​ };

​ };

​ };

14.2. Multiqueue DTS节点简介

Multiple RX Queues parameters:

​ - snps,rx-queues-to-use: number of RX queues to be used in the driver

​ - Choose one of these RX scheduling algorithms:

​ - snps,rx-sched-sp: Strict priority

​ - snps,rx-sched-wsp: Weighted Strict priority

​ - For each RX queue

​ - snps,map-to-dma-channel: Channel to map

​ - Specifiy specific packet routing:

​ - snps,route-avcp: AV Untagged Control packets

​ - snps,route-ptp: PTP Packets

​ - snps,route-dcbcp: DCB Control Packets

​ - snps,route-up: Untagged Packets

​ - snps,route-multi-broad: Multicast & Broadcast Packets

- snps,priority: RX queue priority (Range: 0x0 to 0xF), bitmask of the tagged frames priorities assigned to the queue

Multiple TX Queues parameters:

​ - snps,tx-queues-to-use: number of TX queues to be used in the driver

​ - Choose one of these TX scheduling algorithms:

​ - snps,tx-sched-wrr: Weighted Round Robin

​ - snps,tx-sched-wfq: Weighted Fair Queuing

​ - snps,tx-sched-dwrr: Deficit Weighted Round Robin

​ - snps,tx-sched-sp: Strict priority

​ - For each TX queue

​ - snps,weight: TX queue weight (Total 100%, using hex to present, EX: 0x19 = 25%)

​ - Choose one of these modes:

​ - snps,dcb-algorithm: TX queue will be working in DCB

​ - snps,avb-algorithm: TX queue will be working in AVB

​ [Attention] Queue 0 is reserved for legacy traffic

​ and so no AVB is available in this queue.

​ - Configure Credit Base Shaper (if AVB Mode selected):

​ - snps,send_slope: enable Low Power Interface

​ - snps,idle_slope: unlock on WoL

​ - snps,high_credit: max write outstanding req. limit

​ - snps,low_credit: max read outstanding req. limit

​ - snps,priority: TX queue priority (Range: 0x0 to 0xF)

14.3. Multiqueue Packet数量检视

Use ethtool to check irq number and packet count for each Queue.

ethtool –S | grep q[0-3]

14.4. Multiqueue XPS

动态分配SIRQ，透过指定TXQ 与CPU 之间的绑定关系:

echo CPU(hex) > /sys/class/net//queues/tx-/xps_cpus

范例:

绑定TXQ3 与CPU3 的关系

echo 8 > /sys/class/net/eth0/queues/tx-3/xps_cpus

绑定TXQ2 与CPU2 的关系

echo 4 > /sys/class/net/eth0/queues/tx-2/xps_cpus

可透过 cat /proc/softirqs 观察NET_TX 软中断数量变化。

14.5. Multiqueue RPS

动态分配SIRQ，透过指定RXQ 与CPU 之间的绑定关系:

echo CPU(hex) > /sys/class/net//queues/rx-/rps_cpus

范例:

绑定RXQ3 与CPU3 的关系

echo 8 > /sys/class/net/eth0/queues/rx-3/rps_cpus

绑定RXQ2 与CPU2 的关系

echo 4 > /sys/class/net/eth0/queues/rx-2/rps_cpus

可透过 cat /proc/softirqs 观察NET_RX 软中断数量变化。

15. 讯号调试

15.1. Tx driving

RGMII与RMII基本共pin，例如要调整RGMII_TXCTL driving，等同是调整RMII_TXEN driving，Clock、Data pin，都是相同脚位

Uboot 2021内调整Tx driving :

img

范例:将gmac0 txc driving调至挡位3(最高)

img

Kernel内调整Tx driving :

cat /proc/gmac_0/driving

img

范例: 将gmac0 txc driving调至挡位3(最高)

img

代码里面修改默认driving(uboot/kernel都是一样的文件):

img

0即是挡位0

最大为3

有用到MCLK给PHY 25MHz clock的话建议RGMII_MCLK至少用1

15.2. Txc phase

使用背景:

1.大部分的GPHY在TXC上进入PHY内部后会自动delay 2ns以确保时序问题

但有遇到某些GPHY的delay不是很准的2ns，因此希望GPHY内部不delay，改成GMAC出讯号时delay(选相位)

2.如板子layout因素发现setup/hold time不够，也可以尝试调整phase来实验看是否有改善.

Uboot可使用以下config来选择TXC 100Mbps下与1Gbps下的phase(默认是degree 0)

img

Kernel可使用以下config来选择TXC 100Mbps下与1Gbps下的phase(默认是degree 0)

img

若是想将GPHY内部delay取消，请参考GPHY datasheet，RTL8211+ GMAC0为例，只能改电阻来取消PHY内部delay。

并且将GMAC_RGMII0_TXC_PHASE_100M_DEGREE选至Degree 90

(default config内CONFIG_GMAC_RGMII0_TXC_PHASE_100M_DEGREE_90设成y)

与将GMAC_RGMII0_TXC_PHASE_1G_DEGREE选至Degree 90

(default config内CONFIG_GMAC_RGMII0_TXC_PHASE_1G_DEGREE_90设成y)