LAN8671 10BASE-T1S STM32F407 RMII LwIP 测试笔记

文章目录

- [LAN8671 简介](#LAN8671 简介)
- [LAN8671 原理图](#LAN8671 原理图)
- [与 STM32F407 的接线](#与 STM32F407 的接线)
- [Github 工程的使用](#Github 工程的使用)
- 测试
- - PING
  - [MAC 地址](#MAC 地址)
  - [UDP Echo](#UDP Echo)
  - IPERF
- 部分代码说明
- [Github 链接](#Github 链接)

LAN8671 简介

前篇介绍了SPI接口的 10BASE-T1S LAN8651, 本篇是 RMII 接口的 LAN8671:

测试的是 LAN8671C2-E/U3B
24-pin VQFN, -40ºC to +125ºC, 单 3.3V 供电，内置 1.8V 稳压器
RMII 接口, 需要 50MHz 外部参考时钟, 可以用有源晶振或者 MCU 的 MCO 引脚提供, 本篇用的是 STM32F407 的 MCO2(PC9) 输出 50MHz 同时供给 PHY 和 ETH_REF_CLK(PA1)
管理接口 SMI (MDIO/MDC)：最高 4 MHz，兼容 IEEE 802.3 Clause 22/45 寄存器访问
电源域:
- VDDA：模拟电源(睡眠可关断)
- VDDP：IO 电源(睡眠可关断)
- VDDAU：持续供电(睡眠期维持唤醒电路)
复位:
- 上电复位 (POR)：约 2 ms，自动加载配置 strap
- 外部复位：RESET_N 引脚拉低≥5 μs
- 软件复位：寄存器触发，不重载配置 strap
初始化流程: 复位解除 → 内部初始化（≈7 μs）→ IRQ_N 提示就绪 → SMI 寄存器配置
PHYAD[3:0] 可配置16个地址

LAN8671 原理图

上面绿色小板子的参考原理图:

供电是单 3.3V 供电
PHY 地址直接设成 0
不使用的引脚:
- INH, 悬空
- WAKE_IN, 接地
- WAKE_OUT, 悬空
- GPIO0, 悬空

与 STM32F407 的接线

除了 3V3 GND 电源引脚, 连接了以下信号:

信号	STM32F407 引脚	方向	说明
ETH_REF_CLK (CLK50M)	PA1, PC9	MCU 输入	RMII 50 MHz 参考时钟输入
ETH_MDC	PC1	MCU 输出	PHY 管理时钟
ETH_MDIO	PA2	双向	PHY 管理数据
ETH_CRS_DV	PA7	MCU 输入	RMII 载波检测/接收有效
ETH_RXD0	PC4	MCU 输入	RMII RXD0
ETH_RXD1	PC5	MCU 输入	RMII RXD1
ETH_TX_EN	PB11	MCU 输出	RMII 发送使能
ETH_TXD0	PB12	MCU 输出	RMII TXD0
ETH_TXD1	PB13	MCU 输出	RMII TXD1
LAN8671_IRQ_N (nINT)	PC2	MCU 输入	PHY 中断输入，低有效
LAN8671_RESET_N (nRST)	PC3	MCU 输出	PHY 复位输出，低有效

注:

STM32F407 的 MCO2(PC9) 输出 50MHz 同时供给 PHY 和 ETH_REF_CLK(PA1), 本篇直连仅供测试, 实际是否加缓冲或电阻或改用50MHz有源晶振硬件可自行评估. 示波器应能看到 50MHz 的时钟.
SWD 调试口: PA13, DIO; PA14 CLK; 连接 ST-Link V3
调试串口 USART1: PA9 TX; PA10 RX; 115200-8-N-1

看图应该直观一些:

立创天空星的板子上贴的是 8M 晶振, 实际使用的时钟树可参考下图:

LAN8671 的 10BASE-T1S 连接 USB-10BASE-T1S:

PC, 192.168.1.2, PLCA, Node ID 0 作为Coordinator, 负责周期性发送 BEACON 信标等, Node Count 8
MCU, 192.168.1.110, PLCA, Node ID 3, Link up 后是 10M half-duplex
TOTMR = 0x20, Burst Max Count = 0, Burst Timer = 0x80
都连接 100Ω 终端电阻

Github 工程的使用

stm32f407_lan8671 默认的环境:

STM32CubeMX 6.17.0
STM32CubeF4 Firmware Package V1.28.3
LwIP 2.1.2, NO_SYS
CMAKE 管理工程
编译: .\build.sh build, 可以带 Debug 或 Release (测速时 Debug 更稳, Releas版本会偶发整秒塌陷, 尽管已做特殊处理, 全局 Release 仍然是 -Os -g0，但 stm32f4xx_hal_eth.c 和 LWIP/Target/ethernetif.c 都作为独立对象目标在 Release 下按 O0 编译), 工具链 C:\ST\STM32CubeIDE_2.1.0\STM32CubeIDE\plugins\com.st.stm32cube.ide.mcu.externaltools.gnu-tools-for-stm32.14.3.rel1.win32_1.0.100.202602081740
下载 .\build.sh flash , 使用 ST-Link V3, 默认用以下目录里的命令行工具 C:\Program Files\STMicroelectronics\STM32Cube\STM32CubeProgrammer

测试

PING

MAC 地址

bash 复制代码

> Get-NetNeighbor -AddressFamily IPv4 | Where-Object { $_.IPAddress -eq '192.168.1.110' } | Select-Object IPAddress, LinkLayerAddress

IPAddress     LinkLayerAddress
---------     ----------------
192.168.1.110 02-00-00-00-67-11

UDP Echo

IPERF

bash 复制代码

iperf.exe -c 192.168.1.110 -i 1 -p 5010 -t 10

或者用 jperf

部分代码说明

LAN8671 的代码放在了:

stm32f407_lan8671\LWIP\Target\eth_custom_phy_interface.h
stm32f407_lan8671\LWIP\Target\eth_custom_phy_interface.c

主要对接的是 PHY 的初始化, 软件复位, 获取或设置连接状态等. 通过 Clause 22 访问 PHY 基本寄存器, 通过 MMD 访问 Clause 45 风格的扩展寄存器. 参考数据手册 4.3.1. Clause 45 Register Access

PHY 的地址探测:

扫描 0~31 的 PHY 地址
寄存器 PHYID1 (0x0002) 等于 0x0007, 对应数据手册 5.1.4. PHY Identifier 1 Register
寄存器 PHYID2 (0x0003) 等于 0xC16x, 实际读出来是 0xC165, 是 Silicon revision 5 (Rev C2 default), 对应数据手册 5.1.5. PHY Identifier 2 Register

PLCA 的一些寄存器的设置:

MMD Device	寄存器	当前值	作用
31	PLCA_TOTMR (0xCA04)	0x0020	PLCA TOT 定时
31	PLCA_BURST (0xCA05)	0x0080	Burst timer=0x80, max count=0
31	PLCA_CTRL1 (0xCA02)	0x0803	NodeCount=8, NodeID=3
31	PLCA_CTRL0 (0xCA01)	0x8000	使能 PLCA

部分状态寄存器:

寄存器	用途
BSR (0x0001)	读两次确认基本链路状态
PLCA_STS (MMD31:0xCA03)	读取 PLCA 状态

AN1699: LAN8670/1/2 Configuration Application Note 中对 D0 和 C2 版本有一些配置说明, 本篇的C2版本未按照这个文档设置, 此处截图作为记录参考:

Github 链接

Github 开源链接 https://github.com/weifengdq/embedded/tree/main/lan8671