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linux PHY驱动

本文参考3.17版本的内核,结合TI的cpsw驱动(但去掉cpsw大部分代码,保留phy相关的),追踪一下通用PHY驱动。文中使用函数及主要功能语句的形式给出调用过程。

MDIO驱动

Linux的mdio主要是为了管理PHY芯片寄存器的,跟踪代码发现,它会进行创建PHY设备及一些初始化工作。

文件路径:drivers\net\phy\mdio_bus.c
--> mdiobus_register
    --> device_register
    --> mdiobus_scan
        --> get_phy_device
            --> get_phy_id // 读寄存器
                -->  phy_device_create // 创建phy设备
                --> INIT_DELAYED_WORK(&dev->state_queue, phy_state_machine); // !!!!!!初始化状态机函数
        --> phy_device_register

下面结合ti公司的MDIO驱动看看它的过程(好像ti用的名称都叫davinci):

文件路径:drivers\net\ethernet\ti\davinci_mdio.c
device_initcall(davinci_mdio_init);
    --> davinci_mdio_init
    -->platform_driver_register(&davinci_mdio_driver);

davinci_mdio_probe
    --> mdiobus_register 

PHY驱动

Linux内核有很多的PHY驱动,本文使用的是通用的驱动(驱动名:Generic PHY),其它的驱动形式类似,实现了某一网络芯片/控制器驱动。

PHY注册,PHY被调用过程:

代码路径:drivers/net/phy/phy_device.c
phy_init
--> mdio_bus_init 注册mdio总线
    --> class_register(&mdio_bus_class);
    --> bus_register(&mdio_bus_type);
--> phy_driver_register(&genphy_driver);
 // 赋值总线、probe等
    --> driver_register

还是用cpsw作为实例:

代码路径:drivers\net\ethernet\ti\cpsw.c
cpsw_probe
--> CPSW平台数据、资源、DMA初始化、赋值netdev_ops、ethtool_ops
--> 注册网络设备:register_netdev
--> cpsw_ndo_open (此处根据实际经验得到,目前还没有从源代码级别解答出调用过程)
--> cpsw_slave_open
    --> phy_connect (传递cpsw_adjust_link)
    --> bus_find_device_by_name (从mdio总线上查找device)
    --> to_phy_device (从device结构体中找到phy_device)
    --> phy_connect_direct (传递handler,初始化 ***)
        --> phy_attach_direct ()
            --> d->driver = &genphy_driver[GENPHY_DRV_1G].driver;(通用驱动赋值,3.17支持1G和10G)
            --> d->driver->probe (这里就调用到Generic PHY的检测函数phy_probe)
            --> device_bind_driver (绑定驱动到设备)
            --> phydev->attached_dev = dev; (有函数使用到attached_dev指针)
            --> phydev->state = PHY_READY; (将PHY状态标记为PHY_READY)
            --> phy_init_hw (硬件级的初始化,最后会调用genphy_config_init)
        --> phy_prepare_link (赋值cpsw_adjust_link为adjust_link)
        --> phy_start_machine (启动PHY状态机 ***)
        --> phy_start_interrupts (经测了,但好像没调用到这里)
--> phy_start(PHY_READY变成PHY_UP)
--> 其它的CPSW的初始化

看看phy驱动的genphy_driver结构体:

static struct phy_driver genphy_driver[] = {
     .phy_id          = 0xffffffff,
     .phy_id_mask     = 0xffffffff,
     .name          = "Generic PHY",
     .soft_reset     = genphy_soft_reset,
     .config_init     = genphy_config_init,
     .features     = PHY_GBIT_FEATURES | SUPPORTED_MII |
                 SUPPORTED_AUI | SUPPORTED_FIBRE |
                 SUPPORTED_BNC,
     .config_aneg     = genphy_config_aneg,
     .aneg_done     = genphy_aneg_done,
     .read_status     = genphy_read_status,
     .suspend     = genphy_suspend,
     .resume          = genphy_resume,
     .driver          = { .owner = THIS_MODULE, },
};

features表示网卡支持的特性,看代码,在genphy_config_init会重新赋值的,这里的赋值似乎无效。
soft_reset->genphy_soft_reset:软复位PHY,写1到寄存器0的第15位,该位会自动清零,故要等待其清零后才认为复位成功
config_init ->genphy_config_init:初始化配置,主要初始化features,即supported和advertising
config_aneg -> genphy_config_aneg:自动协商,当自动协商使能时,配置advertising,并重新自动协商。如不是,则强制设置(写寄存器0)
aneg_done -> genphy_aneg_done: 读寄存器1,判断第5位,为1表示已经完成自动协商
read_status -> genphy_read_status:读取状态,是否连接上,当前速率、能力,等等,在phy状态机中,此函数经常被调用

下面给出probe的过程:

代码路径:drivers/net/phy/phy_device.c
phy_probe在phy_driver_register赋值new_driver,实际上就是genphy_driver,在phy_init调用

phy_probe
--> to_phy_device (从device结构体得到phy_device指针)
--> drv = phydev->dev.driver (赋值device_driver指针)
--> to_phy_driver(从drv得到phy_driver指针)
--> phydev->supported = phydrv->features;
--> phydev->advertising = phydrv->features;
--> phydev->state = PHY_READY;

为了更直观的了解,这里给出上电过程的主要函数,注意,默认情况下是自动协商的:

--> tixxx_cpsw_init
--> phy_init
--> mdio_bus_init
--> phy_driver_register
--> davinci_mdio_probe
--> cpsw_probe
--> cpsw_ndo_open
--> cpsw_slave_open
--> phy_probe
--> PHY_READY->PHY_UP
--> phy_state_machine状态机函数
--> phy_start_aneg
    --> genphy_config_aneg
        --> genphy_config_advert
        --> genphy_restart_aneg
    --> PHY_AN

--> PHY_AN->HY_RUNNING

--> _cpsw_adjust_link
    --> phy_print_status
        --> "Link is Up - xxxx"
--> PHY_RUNNING->PHY_CHANGELINK->PHY_RUNNING(循环)

最后,系统在正常运行时会不断在PHY_RUNNING和PHY_CHANGELINK这两个状态之间切换,在PHY_CHANGELINK时会判断网络连接性而切换到PHY_RUNNING和PHY_NOLINK,这样,就能实时知道网络的状态了。具体参考phy_state_machine。

以前写有文章专门讲网络状态切换的,这里也简单列一下:

拨掉网线:

--> PHY_RUNNING ->PHY_NOLINK

插上网线(不进行自动协商):

--> PHY_NOLINK -> PHY_RUNNING

参考:
http://lxr.oss.org.cn/source/?v=3.17

李迟,计划于2015.4.11,最终完稿于2015.4.14,周二调休日

 

本文固定链接: http://www.latelee.org/programming-under-linux/linux-phy-driver.html

如无特别说明,迟思堂工作室文章均为原创,转载请注明: linux PHY驱动 | 迟思堂工作室

linux PHY驱动:目前有5 条留言

  1. 2楼
    羽落:

    好的,以前就看过您写的网络方面的文章,给我很大的启发。

    现在遇到了实际问题,自己调试,理解更加深刻!

    2016-09-20 上午11:12 [回复]
  2. 1楼
    羽落:

    您好 我使用 DM8168的板子,使用GMII接口

    关于phy芯片的问题 请教一下您,
    我现在使用的RTL8211E(G)芯片,百兆能正常使用,但是无法切换到千兆速度

    有如下现象:
    1.软件上读取寄存器0x0A发现,偶尔会读到0x0800,但是马上就变成0x0000,百兆稳定后就只能读到0x0000了(寄存器显示 对端没有千兆能力 以及 本地接收 和 对端接收 都不ok)(我使用的是千兆的交换机)
    2.测量PHY给MAC的时钟发现,会在125MHz,25MHz,2.5MHz上跳变,最后稳定在25MHz上
    3测量MAC给PHY的时钟发现,时钟一直在25MHz,2.5MHz上跳变,最后稳定在25MHz上
    请问您有没有解决的方法 或者 建议?

    2016-09-19 下午2:13 [回复]
    • 李迟:

      你好!从你的描述上看,我认为硬件方面原因的可能性比较大。估计要问一下你们硬件的同事了。我没搞过硬件,只能从软件层面即寄存器上分析。

      2016-09-19 下午5:00 [回复]
      • 羽落:

        谢谢大神,我们搞了块一个月了,昨天查出问题。果然是硬件的问题!!

        网口那边的静电保护,影响了phy 1000M的自动协商。

        2016-09-20 上午8:41 [回复]
        • 李迟:

          不客气。
          在嵌入式驱动领域,硬件、软件都可能是导致问题的因素。如果从软件上看不出来,就需向硬件方面下手了(对于网络方面,网线制做水平甚至也有可能影响网络效果)。
          我写了好几篇关于网络方面的,可以看看。

          2016-09-20 上午9:07 [回复]

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