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2015年(116)

2014年(569)

分类: 嵌入式

2014-08-03 23:56:35

原文地址:

MII(媒体独立接口), 是IEEE802.3定义的以太网行业标准接口, smimii中的标准管理接口, 有两跟管脚, mdio mdc ,用来现实双向的数据输入/输出和时钟同步。mdio主要作用用来配置/读取phy的寄存器, 实现监控作用。 Smi总线也就是mdio总线。 

mips 架构的caium octeon 处理器为例介绍mdio总线的驱动。

内核代码 drivers/net/phy/mdio-octeon.c 

static int __init octeon_mdiobus_mod_init(void)
{  
  // uart,usb,spi,i2c等总线一样, mdio作为platform驱动注册到内核
    return platform_driver_register(&octeon_mdiobus_driver);
}


    static struct platform_driver octeon_mdiobus_driver = {
    .driver = {                          
        .name      = "mdio-octeon",      
        .owner      = THIS_MODULE,        
        .of_match_table = octeon_mdiobus_match,
    },                                    
    .probe      = octeon_mdiobus_probe,  
    .remove    = __exit_p(octeon_mdiobus_remove),
};                                        
        

内核根据of_match_table 找到了octeon-3860-mdio 的驱动文件, 
  
static struct of_device_id octeon_mdiobus_match[] = {
    {
        .compatible = "cavium,octeon-3860-mdio",

    },                                  
    {},                                  
}; 
MODULE_DEVICE_TABLE(of, octeon_mdiobus_match);

该驱动说明支持符合”canium,octeon-3860-mdio”规范接口的操作。

进入probe()

static int __init octeon_mdiobus_probe(struct platform_device *pdev)
{  
    /*probe() 总体思想即填充一个struct octeon_mdiobus的数据结构,
  最后将此数据结构作为pdev的私有成员。octeon_mdiobus 定义为:
struct octeon_mdiobus {  
    //struct mii_bus linux定义mii总线的通用数据结构。                                                            
    struct mii_bus *mii_bus;
    u64 register_base;
    resource_size_t mdio_phys;
    resource_size_t regsize;
    enum octeon_mdiobus_mode mode;
    int phy_irq[PHY_MAX_ADDR];
};
octeon_mdiobus_mode 定义:
enum octeon_mdiobus_mode {
    UNINIT = 0,
    C22,    // IEEE802.3-2005
的条款22.2.4, 22.3.4
    C45    //条款45.不用的条款使用不同的数据帧结构。
};
*/
    struct octeon_mdiobus *bus;

    struct resource *res_mem;
    union cvmx_smix_en smi_en;
    int err = -ENOENT;
    
//platfrom设备pdev 的私有数据分配内存,长度struct octeon_mdiobus的长度
    bus = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*bus), GFP_KERNEL);
    if (!bus)
        return -ENOMEM;
    

/*
      获取io内存地址资源的描述。此资源的描述记录在uboot的设备树源文件dts里。
      关于该描述信息,参考最后附录。
      */
    res_mem = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
                        
    if (res_mem == NULL) {        
        dev_err(&pdev->dev, "found no memory resource\n");
        err = -ENXIO;        
        goto fail_region;    
    }                      

//获取了io内存地址的首地址及长度的描述后, 按此描述向系统申请相应资源。 
    bus->mdio_phys = res_mem->start;        
    bus->regsize = resource_size(res_mem);  
    if (!devm_request_mem_region(&pdev->dev, bus->mdio_phys, bus->regsize,

                    res_mem->name)) {      
        dev_err(&pdev->dev, "request_mem_region failed\n");                                                              
        goto fail_region;                  
    }  

*
申请成功后, 使用ioremap将这个片io内存地址映射出来,以便交与应用层使用,
register_basae 即为这个映射后的地址基地址,通过操作这个地址, 就可以实现在用户层操作smi的寄存器了。
/*
bus->register_base = (u64)ioremap(bus->mdio_phys, bus->regsize);


//为mii_bus数据结构分配内存
bus->mii_bus = mdiobus_alloc();

    if (!bus->mii_bus)  
        goto fail_mdio_alloc;

                                                    
    smi_en.u64 = 0;                                
    smi_en.s.en = 1;  

/
cvmx_write_csr cavium octeon 处理器提供write寄存器的API
      #define SMI_EN      0x20    这是寄存器的其基地址上的偏移值
      第一个参数是目的寄存器地址, 第二个参数是要write的数值
*/              
    cvmx_write_csr(bus->register_base + SMI_EN, smi_en.u64);                                                                                  
                                                    




/* mii_bus 数据结构定义如下, read/write 的函数指针
struct mii_bus {
    const char *name;
    char id[MII_BUS_ID_SIZE];
    void *priv;
    int (*read)(struct mii_bus *bus, int phy_id, int regnum);
    int (*write)(struct mii_bus *bus, int phy_id, int regnum, u16 val);
    int (*reset)(struct mii_bus *bus);

    struct mutex mdio_lock;
    struct device *parent;
    enum {
        MDIOBUS_ALLOCATED = 1,
        MDIOBUS_REGISTERED,
        MDIOBUS_UNREGISTERED,
        MDIOBUS_RELEASED,
    } state;
    struct device dev;
    
    struct phy_device *phy_map[PHY_MAX_ADDR];
    u32 phy_mask;
    int *irq;
};  

*/

    // bus 保存为mii_bus的私有数据
    bus->mii_bus->priv = bus; 

    //定义mii_bus的中断号
    bus->mii_bus->irq = bus->phy_irq;

    //mii_bus的总线名称
    bus->mii_bus->name = "mdio-octeon";
    snprintf(bus->mii_bus->id, MII_BUS_ID_SIZE, "%llx", bus->register_base);
    bus->mii_bus->parent = &pdev->dev;
                        
    //填充mii_bus read/write的实现函数。 
    bus->mii_bus->read = octeon_mdiobus_read;

    bus->mii_bus->write = octeon_mdiobus_write;
                        
    //bus作为platfrom 的私有数据
    dev_set_drvdata(&pdev->dev, bus);                                                                                                          
    
//向内核注册属于octeon mii总线
    err = of_mdiobus_register(bus->mii_bus, pdev->dev.of_node);

    if (err)    
        goto fail_register;
    
    dev_info(&pdev->dev, "Version " DRV_VERSION "\n");
    
    /*
    mii_bus 保存在一个全局指针数组里, 定义在arch/mips/cavium-octeon/setup.c
struct mii_bus *octeon_mdiobuses[4];
EXPORT_SYMBOL(octeon_mdiobuses);                                                                
    */                      
    octeon_mdiobuses[octeon_mdiobus_bus2unit(bus)] = bus->mii_bus;

    return 0; 
}

mdio 工作大郅流程: 

发送一个2bit的开始标识码和一个2bitoperate标志,该operate 标志在C22C45里有不同定义。发送一个5bit phy 设备地址和5bitPHY寄存器地址。 再空闲MDIO需要2个时钟的访问时间。 MDIO串行读出/写入16bit的寄存器数据。 结束后MDIOMDIO进入高阻状态。

C22下的数据帧格式:

st op phyaddr regaddr ta data

01    phy_op 5bit地址 5bit地址 2bit访问时间 16bit读写数据

C22 下的op 10 : write, 01 : read

      
C45数据帧格式:

st op phyaddr type ta addrdata

00    phy_op 5bit地址 5bit类型 2bit访问时间 16bit寄存器地址/数据

      
两者主要差异在op处, C45op段:

00=address
01=write
11=read
10=post-read-increment-address  

op 00 时, 这个数据帧传入的指定的16bit寄存器地址, 最大地址63336.
op 为 01/11 时, 这个数据帧才是具体write/read 操作。 

因此, 在c45 条款下,  完成一次真正的I操作要使用两个数据帧。

另外,当 op 为 10 时, 含义是当本次读操作结束后, 将寄存器地址加1, 适于与遍历所有的寄存器。

Octeon 对该数帧的定义是:

union cvmx_smix_cmd {
    uint64_t u64;
    struct cvmx_smix_cmd_s {
    uint64_t reserved_18_63              : 46; 
//保留
    uint64_t phy_op                      : 2;  //phy_op
    uint64_t reserved_13_15              : 3;
    uint64_t phy_adr                      : 5;     //phy芯片地址                                                        
    uint64_t reserved_5_7                : 3;
    uint64_t reg_adr                      : 5; //寄存器地址
  }



struct cvmx_smix_cmd_s uint64_t 大小, 即8个字节。


static int octeon_mdiobus_read(struct mii_bus *bus, int phy_id, int regnum)
{  
    struct octeon_mdiobus *p = bus->priv;
    union cvmx_smix_cmd smi_cmd;
    union cvmx_smix_rd_dat smi_rd;

    //如果C22条款, read操作时op为 01.
    unsigned int op = 1; /* MDIO_CLAUSE_22_READ */
    int timeout = 1000;
    
    //寄存器是否满足是否有C45 标志
    if (regnum & MII_ADDR_C45) {

    /*
如果是C45条款, 要先发送一个数据帧将寄存器地址写入, 第二个数据帧才是read/write操作 
      octeon_mdiobus_c45_addr() 函数完成第一个数据帧的作用。
      */
        int r = octeon_mdiobus_c45_addr(p, phy_id, regnum);
        if (r < 0)
            return r;

    
    //regnum处理后封装到smi_cmd里。
        regnum = (regnum >> 16) & 0x1f;
  
        //C45条款下read操作时op11
        op = 3; /* MDIO_CLAUSE_45_READ */
    } else {
        //C22条款下, 只需要将mdio配置为C22模式即可。
        octeon_mdiobus_set_mode(p, C22);
    }
    
    
    smi_cmd.u64 = 0;
    smi_cmd.s.phy_op = op; /* MDIO_CLAUSE_22_READ */
    smi_cmd.s.phy_adr = phy_id;
    smi_cmd.s.reg_adr = regnum;

    /*
由于smi_cmd 是联合体, 将smi_cmd.u64的数值传给函数, 寄存器即可解析出op, phy_id, regnum等参数。
    */
    cvmx_write_csr(p->register_base + SMI_CMD, smi_cmd.u64);
    
    do {
        
  //read之前等待1000个时钟周期
        __delay(1000);
        
      // 读取到寄存器的数值,保存到u64中。
        smi_rd.u64 = cvmx_read_csr(p->register_base + SMI_RD_DAT);
    } while (smi_rd.s.pending && --timeout);
    
    //如果数据有效, 发送寄存器数值中去掉头部信息的部分, 即u64中的有效载荷。
    if (smi_rd.s.val)
        return smi_rd.s.dat;

    else
        return -EIO;
}  
  
smi write 操作原理同上。


附录:  dts smi总线io地址资源描述

Dts里的描述是根据cavium octeon datasheet来写的, cavium octeon 关于smi 寄存器地址的定义是:
smi0从 0x00011800000018000x0001180000001828 

smi 0x0001180000001900 
0x0001180000001920

所以在描述reg地址范围时, 要适当大于这个范围, 但不能跟其他寄存器地址冲突。
        smi0: mdio@1180000001800 {
            compatible = "cavium,octeon-3860-mdio";
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;  
            reg = <0x11800 0x00001800 0x0 0x40>;
            ..
}                    

关于compatible 的描述, "cavium,octeon-3860-mdio";

cavium 表示了该smi0总线可以兼容“cavium, octeon-3860-mdio”设备内核启动后, 会根据这个描述寻找对应的驱动。

        smi1: mdio@1180000001900 {
          compatible = "cavium,octeon-3860-mdio";
            #address-cells = <1>;
            #size-cells = <0>;  
            reg = <0x11800 0x00001900 0x0 0x40>;
        }; 
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