Linux系统 2023-07-26

Petalinux中PHY驱动开发与应用 (petalinux phy驱动)

随着物联网技术的发展，越来越多的设备需要连接到网络上进行互联。在以太网通信中，物理层（PHY）驱动是网络通信的重要组成部分。Petalinux是一个开源的Linux操作系统，专门用于嵌入式系统的开发。本文将介绍在Petalinux中进行PHY驱动开发的过程及应用。

一、Petalinux概述

Petalinux是一个由Xilinx公司开发的嵌入式Linux操作系统，用于嵌入式系统的开发。它是基于Yocto Project构建的，支持多个开发板和处理器架构。Petalinux有许多优点，如易于使用、可扩展性强、可定制化等。

二、PHY驱动概述

PHY驱动是在Ethernet MAC和物理层之间进行通信的软件。它是将数字信号转换为模拟信号的接口。PHY芯片与MAC芯片之间通过Media Independent Interface（MII）进行通信。PHY驱动负责处理MII通信，并控制PHY芯片的工作。

三、Petalinux中PHY驱动开发

1. 创建Petalinux项目

在Petalinux中，可以使用PetaWizard工具创建项目。首先需要打开终端窗口，然后执行以下命令：

petalinux-create -t project -n myproject –template zynq

这将创建一个名为“myproject”的Petalinux项目。

2. 配置设备树

设备树是一种机器可读的、描述硬件组件的文本格式。在Petalinux中，可以使用Device Tree Generator（DTG）工具生成设备树文件。需在Petalinux中的工程文件夹内的project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/下增加一个.dts文件，内容如下：

/include/ “system-conf.dtsi”

/ {

model = “Avnet Zynq UltraScale+ MPSoC ZCU102 Evaluation Kit”;

compatible = “xlnx,zcu102-rev1.0″,”xlnx,zcu102-rev1.1″,”xlnx,zcu102-rev1.2”;

chosen {

bootargs = “console=ttyPS0,115200 earlyprintk “;

linux,stdout-path = “/amba/serial@e0001000”;

stdout-path = “/amba/serial@e0001000”;

stdout-path1 = “/amba/serial@e0001001”;

};

3. 创建PHY驱动

在Petalinux中，可以使用驱动模块（module）方式创建PHY驱动。驱动模块是一种特殊的程序，可以被Linux内核动态加载和卸载。使用以下命令创建PHY驱动模块：

petalinux-create -t module -n mydriver –enable

创建完毕后会在项目的工程文件夹内生成一个名为“mydriver”的驱动模块。

4. 编写PHY驱动代码

PHY驱动的实现一般包括以下几个部分：初始化、读取、写入、复位等。下面是一个简单的示例代码：

#include

static struct resource mydriver_resource[] = {

{

.start = 0x43C00000,

.end = 0x43C0FFFF,

.flags = IORESOURCE_MEM,

.name = “mydriver-mem”,

}

};

static struct platform_device mydriver_device = {

.name = “mydriver”,

.id = -1,

.num_resources = ARRAY_SIZE(mydriver_resource),

.resource = mydriver_resource,

};

static int __init mydriver_init(void)

{

printk(KERN_ALERT “mydriver: initializing…\n”);

platform_device_register(&mydriver_device);

return 0;

}

static void __exit mydriver_exit(void)

{

printk(KERN_ALERT “mydriver: exiting…\n”);

platform_device_unregister(&mydriver_device);

}

module_init(mydriver_init);

module_exit(mydriver_exit);

5. 编译驱动程序及其应用

在Petalinux项目的根目录中，使用以下命令编译驱动程序：

petalinux-build -c mydriver

之后在应用程序代码中使用驱动文件即可，如下：

/* open the device */

mydriver_fd = open(“/dev/mydriver”, O_RDWR);

if (mydriver_fd

perror(“open /dev/mydriver”);

return -1;

}

/* read from the device */

read(mydriver_fd, &data, sizeof(data));

/* write to the device */

write(mydriver_fd, &data, sizeof(data));

/* close the device */

close(mydriver_fd);

四、应用案例

1. PetaLinux PHY驱动的应用

使用Petalinux中的PHY驱动进行网络通信，可以使用以下示例代码：

#include

int mn()

{

int skfd, err;

struct ifreq ifr;

struct ethtool_cmd ecmd;

struct mii_ioctl_data *mii;

int i;

skfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if (skfd

perror(“socket”);

return 1;

}

memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));

strncpy(ifr.ifr_name, “eth0”, sizeof(ifr.ifr_name)-1);

err = ioctl(skfd, SIOCGIFCLASS, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCGIFCLASS)”);

return 1;

}

if (ifr.ifr_hwaddr.sa_family != ARPHRD_ETHER) {

fprintf(stderr, “Interface %s not Ethernet\n”, ifr.ifr_name);

return 1;

}

err = ioctl(skfd, SIOCGMIIPHY, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCGMIIPHY)”);

return 1;

}

mii = (struct mii_ioctl_data *)&ifr.ifr_data;

ecmd.cmd = ETHTOOL_GSET;

ifr.ifr_data = (char *)&ecmd;

err = ioctl(skfd, SIOCETHTOOL, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCETHTOOL, ETHTOOL_GSET)”);

return 1;

}

close(skfd);

printf(“PHY ID: %04x:%04x\n”, mii->phy_id & 0xffff, mii->phy_id >> 16);

printf(“Link mode: “);

for (i=0; i

switch (ecmd.link_mode[i] & ethtool_link_mode_masks[i].mask) {

case 0:

printf(“None “);

break;

case 1:

printf(“%s “, ethtool_link_mode_masks[i].name);

break;

default:

printf(“Multiple “);

break;

}

printf(“\n”);

return 0;

}

该示例代码可以打印出PHY ID和Link mode。在运行该代码之前，需要确认网卡的设备名称为“eth0”。

2. 自动协商模式的应用

程序员可以通过PHY驱动在Petalinux中实现自动协商模式，以实现网卡与交换机之间的自动工作模式匹配。

在PHY驱动中，可以通过ioctl接口对网卡的工作模式进行配置。在Petalinux中，可以使用以下示例代码实现自动协商模式：

#include

int mn(int argc, char *argv[])

{

struct ifreq ifr;

int fd, err;

struct mii_ioctl_data *mii;

struct ethtool_cmd ecmd;

if (argc != 2) {

fprintf(stderr, “Usage: %s [interface name]\n”, argv[0]);

exit(1);

}

fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

if (fd

perror(“socket”);

exit(1);

}

memset(&ifr, 0, sizeof(ifr));

strncpy(ifr.ifr_name, argv[1], sizeof(ifr.ifr_name)-1);

err = ioctl(fd, SIOCGIFCLASS, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCGIFCLASS)”);

exit(1);

}

if (ifr.ifr_hwaddr.sa_family != ARPHRD_ETHER) {

fprintf(stderr, “Interface %s not Ethernet\n”, argv[1]);

exit(1);

}

err = ioctl(fd, SIOCGMIIPHY, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCGMIIPHY)”);

exit(1);

}

mii = (struct mii_ioctl_data *)&ifr.ifr_data;

err = ioctl(fd, SIOCETHTOOL, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCETHTOOL, ETHTOOL_GSET)”);

exit(1);

}

ecmd.cmd = ETHTOOL_GLINKSETTINGS;

ifr.ifr_data = (char *)&ecmd;

err = ioctl(fd, SIOCETHTOOL, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCETHTOOL, ETHTOOL_GLINKSETTINGS)”);

exit(1);

}

ecmd.autoneg = AUTONEG_ENABLE;

ifr.ifr_data = (char *)&ecmd;

err = ioctl(fd, SIOCETHTOOL, &ifr);

if (err) {

perror(“ioctl(SIOCETHTOOL, ETHTOOL_SSET)”);

exit(1);

}

printf(“Auto negotiation enabled.\n”);

return 0;

}

该示例代码使用ioctl接口配置自动协商模式，并打印出信息以确认配置是否生效。

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