linux 系统移植（第四期）--Uboot移植（4）--在U-Boot 中添加自己的开发板(3) -网络驱动修改-- Ubuntu20.04

I.MX6UL/ULL 有两个网络接口 ENET1 和 ENET2，正点原子的 I.MX6U-ALPHA 开发板提供了这两个网络接口，其中 ENET1 和 ENET2 都使用 LAN8720A 作为 PHY 芯片。NXP 官方的I.MX6ULL EVK 开发板使用 KSZ8081 这颗 PHY 芯片，但实际产品中不一定会使用这个芯片，所以现在我们来讲解一下更换了PHY 芯片，该如何调整网络驱动，使网络工作正常。

二、硬件原理图原理

1.ENET1 的网络原理图

I.MX6U-ALPHA 开发板 ENET1 的网络原理图如下图所示：

ENET1 的网络 PHY 芯片为 LAN8720A ，通过 RMII 接口与 I.MX6ULL 相连， I.MX6U-ALPHA 开发板的 ENET1 引脚与 NXP 官方的 I.MX6ULL EVK 开发板基本一样，唯独复位引脚不同。
从上图中可以看出 ENET1 复位引脚ENET1_RST 接到了 I.M6ULL 的 SNVS_TAMPER7 这个引脚上。
LAN8720A 内部有寄存器， I.MX6ULL 会读取 LAN8720 内部寄存器来判断当前的物理链接状态、连接速度(10M 还是 100M) 和双工状态 ( 半双工还是全双工)。I.MX6ULL 通过 MDIO接口来读取PHY 芯片的内部寄存器，此端口有两个引脚，为 ENET_MDC 和 ENET_MDIO。
1、ENET_MDC 提供时钟。
2、ENET_MDIO 进行数据传输。
注意：一个MDIO接口可以管理32个PHY芯片。MIDO通过PHY ADDR来确定访问那个PHY芯片。ALPHA开发板ENET1的PHY ADDR是0x0，ENET2的PHY ADDR是0X1.
所以我们要修改 ENET1 网络驱动的话重点就三点：
①、 ENET1 复位引脚初始化。
②、 LAN8720A 的器件 ID 。
③、 LAN8720 驱动

2.ENET2 的网络原理图

再来看一下 ENET2 的原理图：

关于 ENET2 网络驱动的修改也注意一下三点：

①、ENET2 的复位引脚，从上图可以看出，ENET2 的复位引脚 ENET2_RST 接到了I.MX6ULL 的 SNVS_TAMPER8 上。

②、ENET2 所使用的 PHY 芯片器件地址，从上图可以看出，PHY 器件地址为 0X1。

③、LAN8720 驱动，ENET1 和 ENET2 都使用的 LAN8720，所以驱动肯定是一样的。

三、程序代码修改

1、网络 PHY 地址修改

首先修改 uboot 中的 ENET1 和 ENET2 的 PHY 地址和驱动，打开 mx6ull_alientek_emmc.h

这个文件，找到如下代码：

复制代码

#ifdef CONFIG_CMD_NET
#define CONFIG_CMD_PING
#define CONFIG_CMD_DHCP
#define CONFIG_CMD_MII
#define CONFIG_FEC_MXC
#define CONFIG_MII
#define CONFIG_FEC_ENET_DEV          1

#if (CONFIG_FEC_ENET_DEV == 0)
#define IMX_FEC_BASE                 ENET_BASE_ADDR
#define CONFIG_FEC_MXC_PHYADDR       0x2
#define CONFIG_FEC_XCV_TYPE          RMII
#elif (CONFIG_FEC_ENET_DEV == 1)
#define IMX_FEC_BASE                 ENET2_BASE_ADDR
#define CONFIG_FEC_MXC_PHYADDR       0x1

#define CONFIG_FEC_XCV_TYPE          RMII
#endif

#define CONFIG_ETHPRIME              "FEC"

#define CONFIG_PHYLIB
#define CONFIG_PHY_MICREL
#endif

宏 CONFIG_FEC_ENET_DEV 用于选择使用哪个网口，默认为 1 ，也就是选择ENET2。
此代码中 ENET1 的 PHY 地址，默认是 0X2 ，第 339 行为 ENET2 的 PHY 地址，默
认为 0x1。

而I.MX6U-ALPHA开发板ENET1 的 PHY 地址为0X0，ENET2 的 PHY 地址为0X1。
#define CONFIG_PHY_MICREL ，这个宏用于使能 uboot 中 Micrel 公司的 PHY驱动，KSZ8081 这颗 PHY 芯片就是 Micrel 公司生产的。
我们使用的是为 LAN8720A芯片，而这个芯片是 SMSC 公司生产的。
这里我们得将 CONFIG_PHY_MICREL 改为 CONFIG_PHY_SMSC

所以我们要修改以下三个地方：
①、修改 ENET1 网络 PHY 的地址。
②、修改 ENET2 网络 PHY 的地址。
③、使能 SMSC 公司的 PHY 驱动。

复制代码

#ifdef CONFIG_CMD_NET
#define CONFIG_CMD_PING
#define CONFIG_CMD_DHCP
#define CONFIG_CMD_MII
#define CONFIG_FEC_MXC
#define CONFIG_MII
#define CONFIG_FEC_ENET_DEV		1

#if (CONFIG_FEC_ENET_DEV == 0)
#define IMX_FEC_BASE			ENET_BASE_ADDR
#define CONFIG_FEC_MXC_PHYADDR          0x0
#define CONFIG_FEC_XCV_TYPE             RMII
#elif (CONFIG_FEC_ENET_DEV == 1)
#define IMX_FEC_BASE			ENET2_BASE_ADDR
#define CONFIG_FEC_MXC_PHYADDR		0x1
#define CONFIG_FEC_XCV_TYPE		RMII
#endif
#define CONFIG_ETHPRIME			"FEC"

#define CONFIG_PHYLIB
#define CONFIG_PHY_SMSC
#endif

2、删除 uboot 中 74LV595 的驱动代码

uboot 中网络 PHY 芯片地址修改完成以后就是网络复位引脚的驱动修改了，打开

mx6ull_alientek_emmc.c，找到如下代码：

复制代码

#define IOX_SDI     IMX_GPIO_NR(5, 10)
#define IOX_STCP    IMX_GPIO_NR(5, 7)
#define IOX_SHCP    IMX_GPIO_NR(5, 11)
#define IOX_OE      IMX_GPIO_NR(5, 8)

这些的宏定义是 74LV595 的相关 GPIO，而I.MX6U-ALPHA开发板并没有使用74LV595，所以要删掉，并替换为如下代码：

复制代码

#define ENET1_RESET IMX_GPIO_NR(5, 7)
#define ENET2_RESET	IMX_GPIO_NR(5, 8)

ENET1 的复位引脚连接到 SNVS_TAMPER7 上，对应 GPIO5_IO07，ENET2 的复位引脚连

接到 SNVS_TAMPER8 上，对应 GPIO5_IO08。查找IMX6UL数据手册如下：

继续在 mx6ull_alientek_emmc.c 中找到如下代码：

复制代码

static iomux_v3_cfg_t const iox_pads[] = {
    /* IOX_SDI */
    MX6_PAD_BOOT_MODE0_GPIO5_IO10 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),
    /* IOX_SHCP */
    MX6_PAD_BOOT_MODE1_GPIO5_IO11 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),
    /* IOX_STCP */
    MX6_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),
    /* IOX_nOE */
    MX6_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),
};

同理，示例代码 33.2.7.5 是 74LV595 的 IO 配置参数结构体，将其删除掉。继续在
mx6ull_alientek_emmc.c 中找到函数 iox74lv_init，如下所示：

复制代码

static void iox74lv_init(void)
{
    int i;

    gpio_direction_output(IOX_OE, 0);

    for (i = 7; i >= 0; i--) {
        gpio_direction_output(IOX_SHCP, 0);
        gpio_direction_output(IOX_SDI, seq[gp_output[i]][0]);
        udelay(500);
        gpio_direction_output(IOX_SHCP, 1);
        udelay(500);
    }

    /*
     * shift register will be output to pins
     */
    gpio_direction_output(IOX_STCP, 1);
}

void iox74lv_set(int index)
{
    int i;

    for (i = 7; i >= 0; i--) {
        gpio_direction_output(IOX_SHCP, 0);

        if (i == index)
            gpio_direction_output(IOX_SDI, seq[gp_output[i]][0]);
        else
            gpio_direction_output(IOX_SDI, seq[gp_output[i]][1]);

        udelay(500);
        gpio_direction_output(IOX_SHCP, 1);
        udelay(500);
    }

    /*
     * shift register will be output to pins
     */
    gpio_direction_output(IOX_STCP, 1);
}

iox74lv_init 函数是 74LV595 的初始化函数，iox74lv_set 函数用于控制 74LV595 的 IO 输出

电平，将这两个函数全部删除掉！

在 mx6ull_alientek_emmc.c 中找到 board_init 函数，此函数是板子初始化函数，会被

board_init_r 调用，board_init 函数内容如下：

复制代码

int board_init(void)
{
    ......

    imx_iomux_v3_setup_multiple_pads(iox_pads, ARRAY_SIZE(iox_pads));
    iox74lv_init();

    ......

    return 0;
}

board_init 会调用 imx_iomux_v3_setup_multiple_pads 和 iox74lv_init 这两个函数来初始化

74lv595 的 GPIO，将这两行删除掉。至此，mx6ull_alientek_emmc.c 中关于 74LV595 芯片的驱

动代码都删除掉了，接下来就是添加 I.MX6U-ALPHA 开发板两个网络复位引脚了。

3、添加I.MX6U-ALPHA开发板网络复位引脚驱动

在 mx6ull_alientek_emmc.c 中找到结构体数组 fec1_pads 和 fec2_pads，这两个结构体是 ENET1 和 ENET2 这两个网口的 IO 配置参数，在这两个数组中添加两个网口的复位 IO 配置参数，完成以后如下所示：

复制代码

static iomux_v3_cfg_t const fec1_pads[] = {
    MX6_PAD_GPIO1_IO06_ENET1_MDIO | MUX_PAD_CTRL(MDIO_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_GPIO1_IO07_ENET1_MDC | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_TX_DATA0_ENET1_TDATA00 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_TX_DATA1_ENET1_TDATA01 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_TX_EN_ENET1_TX_EN | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_TX_CLK_ENET1_REF_CLK_1 | MUX_PAD_CTRL(ENET_CLK_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_RX_DATA0_ENET1_RDATA00 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_RX_DATA1_ENET1_RDATA01 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_RX_EN_ENET1_RX_EN | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET1_RX_ER_ENET1_RX_ER | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_SNVS_TAMPER7_GPIO5_IO07 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),  /* 初始化ETH1 RESET引脚 */
};

static iomux_v3_cfg_t const fec2_pads[] = {
    MX6_PAD_GPIO1_IO06_ENET2_MDIO | MUX_PAD_CTRL(MDIO_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_GPIO1_IO07_ENET2_MDC | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_TX_DATA0_ENET2_TDATA00 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_TX_DATA1_ENET2_TDATA01 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_TX_EN_ENET2_TX_EN | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_TX_CLK_ENET2_REF_CLK2 | MUX_PAD_CTRL(ENET_CLK_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_RX_DATA0_ENET2_RDATA00 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_RX_DATA1_ENET2_RDATA01 | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_RX_EN_ENET2_RX_EN | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_ENET2_RX_ER_ENET2_RX_ER | MUX_PAD_CTRL(ENET_PAD_CTRL),
    MX6_PAD_SNVS_TAMPER8_GPIO5_IO08 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),  /* 初始化ETH2 RESET引脚 */
};

有注释的那两行代码就是ENET1 和 ENET2 的复位 IO 配置参数。

继续在文件 mx6ull_alientek_emmc.c 中找到函数 setup_iomux_fec，此函数默认代码如下：

函数 setup_iomux_fec 就是根据 fec1_pads 和 fec2_pads 这两个网络 IO 配置数组来初始化

I.MX6ULL 的网络 IO。我们需要在其中添加网络复位 IO 的初始化代码，并且复位一下 PHY 芯

片，修改后的 setup_iomux_fec 函数如下：

复制代码

static void setup_iomux_fec(int fec_id)
{
	if (fec_id == 0)
	{

		imx_iomux_v3_setup_multiple_pads(fec1_pads,
						 ARRAY_SIZE(fec1_pads));

		gpio_direction_output(ENET1_RESET, 1);
		gpio_set_value(ENET1_RESET, 0);
		mdelay(100);
		gpio_set_value(ENET1_RESET, 1);
	}

	else
	{
		imx_iomux_v3_setup_multiple_pads(fec2_pads,
						 ARRAY_SIZE(fec2_pads));
		gpio_direction_output(ENET2_RESET, 1);
		gpio_set_value(ENET2_RESET, 0);
		mdelay(100);
		gpio_set_value(ENET2_RESET, 1);
	}
}

gpio_direction_output(ENET1_RESET, 1);
        gpio_set_value(ENET1_RESET, 0);
        mdelay(100);
        gpio_set_value(ENET1_RESET, 1);

这个就是对应 ENET1的复位 IO 初始化，将这两个 IO 设置为输出并且硬件复位一下 LAN8720A

同理ENET2也是一样的。

4、修改 drivers/net/phy/phy.c 文件中的函数 genphy_update_link

uboot 中的 LAN8720A 驱动有点问题，打开文件 drivers/net/phy/phy.c，找到函数 genphy_update_link，这是个通用 PHY 驱动函数，此函数用于更新 PHY 的连接状态和速度。使用 LAN8720A 的时候需要在此函数中添加一些代码，修改后的函数 genphy_update_link 如下所示：

复制代码

221 int genphy_update_link(struct phy_device *phydev)
222 {
223     unsigned int mii_reg;
224
225 #ifdef CONFIG_PHY_SMSC
226     static int lan8720_flag = 0;
227     int bmcr_reg = 0;
228     if (lan8720_flag == 0) {
229         bmcr_reg = phy_read(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMCR);
230         phy_write(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMCR, BMCR_RESET);
231         while(phy_read(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMCR) & 0X8000) {
232             udelay(100);
233         }
234         phy_write(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMCR, bmcr_reg);
235         lan8720_flag = 1;
236     }
237 #endif
238
239     /*
240      * Wait if the link is up, and autonegotiation is in progress
241      * (ie - we're capable and it's not done)
242      */
243     mii_reg = phy_read(phydev, MDIO_DEVAD_NONE, MII_BMSR);
291
292     return 0;
293 }

225 行~237 行就是新添加的代码，为条件编译代码段，只有使用 SMSC 公司的 PHY 这段代码才会执行。

第 229 行读取 LAN8720A 芯片的 BMCR 寄存器（寄存器地址为 0），该寄存器是 LAN8720A 的核心配置寄存器，此行的作用是读取并暂存该寄存器的默认配置值。

第 230 行向 BMCR 寄存器写入复位指令 BMCR_RESET（数值为 0X8000），由于 BMCR 寄存器的第 15 位为软件复位控制位，因此该行操作实质是对 LAN8720A 执行软件复位，复位完成后该位会自动清零。

第 231 至 233 行循环等待 LAN8720A 软件复位完成，具体判断逻辑为：持续读取 BMCR 寄存器的第 15 位，若该位仍为 1，则表示复位尚未完成，需等待（每次等待 100 微秒）；若为 0 则说明复位完成，退出循环。

第 234 行将第 229 行读取并保存的 BMCR 寄存器原始配置值重新写入，确保复位后 LAN8720A 恢复到复位前的配置状态。
至此网络的复位引脚驱动修改完成。

四、编译下载

重新编译 uboot ，然后将 u-boot.bin 烧写到 SD 卡中并启动，uboot 启动信息如下图所示：

从图中可以看到"Net： FEC1"这一行，提示当前使用的 FEC1 这个网口，也就是 ENET2。在 uboot 中使用网络之前要先设置几个环境变量，命令如下：

复制代码

setenv ipaddr 192.168.1.55          //开发板 IP 地址
setenv ethaddr b8:ae:1d:01:00:00    //开发板网卡 MAC 地址
setenv gatewayip 192.168.1.1        //开发板默认网关
setenv netmask 255.255.255.0        //开发板子网掩码
setenv serverip 192.168.1.250       //服务器地址，也就是 Ubuntu 地址
saveenv                             //保存环境变量

设置好环境变量以后就可以在 uboot 中使用网络了，用网线将 I.MX6U-ALPHA 上的 ENET2

与电脑或者路由器连接起来，保证开发板和电脑在同一个网段内。

总结

修改开发板的uboot网络驱动.