ZYNQ+linux网口调试笔记（1）PS-GEM0
转载原文：https://www.jianshu.com/p/a4e25e8b2f5e

1. 开发环境
   Windows SDK 2017.4
   Ubuntu Petalinux 2017.4
   硬件平台：米联客ZYNQ开发板MIZ7035
2. 开发目标
   在ZYNQ上使用网络接口。调通PS侧网口GEM0（本文阐述）。
3. 预备知识
   (1) 熟悉ZYNQ网口硬件资源
   阅读《xapp1082 - PS and PL Ethernet Performance and Jumbo Frame Support with PL Ethernet.pdf》，在Introduction一节可知，ZYNQ芯片支持三个网口：
   PS-GEM0：PS侧内置MAC，通过RGMII接口连接到外部PHY芯片。不支持Jumbo Frame。见下图紫线。
   PS-GEM1：PS侧内置MAC，通过EMIO接口连接PL侧的PHY（1000BASE-X或SGMII）。不支持Jumbo Frame。见下图蓝线。
   
   PL侧软核MAC，连接PL侧的PHY（1000BASE-X或SGMII）。支持Jumbo Frame。见下图红线。
   其中PS-GEM0是独立的，而PS-GEM1与PL侧软MAC共用一个MAC和输出接口，因此二者不能同时使用。
   
   


(2) 我们所使用的网口硬件资源
我们使用的PS-GEM0网口由如下几部分组成：PS侧MAC + PS侧 GMII to RGMII转换器 + PS侧外接PHY芯片（Micrel KSZ9031RN）。因此我们的Linux驱动也需要从这三方面来着手。
4. Linux设备驱动
(1) MAC驱动
PS侧MAC驱动对应的内核驱动：
名称：CONFIG_MACB
路径：

驱动源码：
drivers/net/ethernet/cadence/macb.c
相关链接：
https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841740/Macb+Driver
https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/blob/master/Documentation/devicetree/bindings/net/ethernet.txt
https://lore.kernel.org/patchwork/patch/690605/
(2) GMII to RGMII转换器的驱动
PS侧 GMII to RGMII转换器驱动对应的内核驱动：
名称：CONFIG_XILINX_GMII2RGMII
路径：

驱动源码：
drivers/net/phy/xilinx_gmii2rgmii.c
相关链接：
https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841740/Macb+Driver#MacbDriver-XilinxconverterandPHYDT
https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18842246/Xilinx+GMII2RGMII+convertor
https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/blob/master/Documentation/devicetree/bindings/net/xilinx_gmii2rgmii.txt
https://forums.xilinx.com/t5/Embedded-Linux/Petalinux-2017-2-dts-node-for-GMII-to-RGMII-ip/td-p/807905

(3) 外部PHY芯片的驱动
PS侧外接PHY芯片（Micrel KSZ9031RN）的内核驱动：
名称：CONFIG_MICREL_PHY
路径：

驱动源码：
drivers/net/phy/micrel.c
分析此源码，找到关键字PHY_ID_KSZ9031:

可以看到头文件micre_phy.h里定义了PHY_ID为0x00221620。
相关链接：
https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/blob/master/Documentation/devicetree/bindings/net/phy.txt
https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/blob/master/Documentation/devicetree/bindings/net/micrel.txt
https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/blob/master/Documentation/devicetree/bindings/net/micrel-ksz90x1.txt
https://blog.csdn.net/qq_15270979/article/details/78016173
(4) 驱动适配
我们更改设备树，增加对GMII2RGMII和外部PHY芯片的描述信息：


编译BOOT.bin下载到板子上运行，启动过程中报出“macb xxxx: Could not attach to phy”。启动后发现找不到网口eth0。
失败。
与硬件工程师沟通，得知外部PHY的地址为4而不是7。据此更改设备树如下：

编译烧写后，发现可以找到PHY设备了，网口也eth0出现了。插拔网线能够正常识别，但在网口up的时候会报出“macb e000b000.ethernet eth0: unable to generate target frequency: 125000000 Hz”，不知为何以及影响如何。
另外的一个问题是无法ping通。
上网查阅资料发现如下信息：
（1）《米联《ZYNQ SOC修炼秘籍》网手版20170510(已更1183页未完).pdf》P830：

（2）https://lore.kernel.org/patchwork/patch/690605/

以上两点线索都指向同一个问题：我们需要更改Linux网卡驱动源码，根据当前外部PHY协商得到的速率来配置PL GMII2RGMII IP的寄存器0x10，以便GMII2RGMII可以正常工作。
在网上找到了两份补丁，第一份（https://www.xilinx.com/support/answers/67923.html）似乎用于更老的内核版本和petalinux 2016.2，无法对应到我们的内核源码里去，第二份来自上述（2）的网址，似乎是用于较新的内核版本，经小心比对后可以打patch到我们的内核里去。
将第二份补丁打入我们的内核，然后编译烧写，启动发现：无法找到网卡eth0了……shit。
继续排查，追到内核GMII2RGMII驱动（drivers/net/phy/xilinx_gmii2rgmii.c），发现这里其实已经实现了上文提到的补丁，即对GMII2RGMII IP的0x10寄存器进行配置。我们对该寄存器的内容进行打印，发现在插拔网线时该寄存器已经被正确配置了。