4. RK平台以太网驱动调试：GMAC/RGMII接口配置、PHY芯片驱动调试、MDIO总线通信验证

好，咱们进入第四章。这一章是实打实的硬骨头——以太网驱动调试。说白了，就是让RK芯片的网口能正常工作，能ping通，能跑满带宽。

我个人习惯把以太网调试分成三层：MAC层（GMAC）、PHY层、以及连接它们的MDIO总线。这三层任何一个出问题，网口都起不来。咱们一个一个拆解。

4.1 GMAC/RGMII接口配置

GMAC是芯片内部的以太网控制器，RGMII是它和外部PHY芯片之间的接口标准。RK平台的GMAC驱动在drivers/net/ethernet/stmicro/stmmac/目录下，核心是dwmac-rk.c这个文件。

配置GMAC，主要看设备树。我见过太多人一上来就改驱动代码，其实90%的问题出在设备树配置上。

4.1.1 设备树关键节点

以RK3568为例，GMAC的设备树节点长这样：

&gmac1 {
    status = "okay";
    phy-mode = "rgmii";
    clock_in_out = "input";
    snps,reset-gpio = &gpio3 RK_PB1 GPIO_ACTIVE_LOW;
    snps,reset-active-low;
    snps,reset-delays-us = <0 10000 50000>;
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = &gmac1_miim
              &gmac1_rx_bus2
              &gmac1_tx_bus2
              &gmac1_rgmii_clk
              &gmac1_rgmii_bus;
    tx_delay = <0x4e>;
    rx_delay = <0x26>;
    phy-handle = &phy0;
    phy0: ethernet-phy@0 {
        reg = <0x0>;
        compatible = "ethernet-phy-ieee802.3-c22";
    };
};

这里有几个关键点，我挨个说：

• phy-mode：必须和硬件设计一致。RGMII就写"rgmii"，如果是RMII就写"rmii"。写错了，PHY根本不通。
• tx_delay / rx_delay：这是RGMII接口的时序补偿。RK芯片内部有可编程延迟链，用来对齐数据和时钟。这两个值需要根据PCB走线长度来调，我遇到过好几次因为走线不等长导致千兆不通，调一下delay值就好了。
• snps,reset-gpio：PHY芯片的复位引脚。复位时序很重要，delay-us的三个值分别是：复位前等待、复位低电平持续时间、复位后等待。有些PHY芯片对复位时序很敏感，比如RTL8211F，复位时间不够它就不工作。

4.1.2 RGMII时序调试

RGMII接口有四种时序模式：内部延迟和外部延迟，分别对应TX和RX。RK芯片默认使用内部延迟模式，也就是在芯片内部加延迟。

调试时序，我一般用这个方法：

1. 先用默认值（比如tx_delay=0x30, rx_delay=0x30）试一下，看能不能link up。
2. 如果能link up但ping不通，或者丢包严重，说明时序不对。
3. 用ethtool -s eth0 speed 100 duplex full降到百兆试试。如果百兆正常千兆不正常，基本就是时序问题。
4. 调整tx_delay和rx_delay，每次增减0x10，反复测试。

我曾经在一个项目上，PCB走线长了3厘米，千兆死活不通。调了整整一天的delay值，最后发现tx_delay要设到0x6e才能稳定工作。嗯，这种问题最磨人。

4.2 PHY芯片驱动调试

PHY芯片是物理层器件，负责把数字信号转换成模拟信号。RK平台常用的PHY芯片有：RTL8211F、YT8512C、AR8035等。

PHY驱动调试，核心是确认PHY芯片是否被正确识别和初始化。

4.2.1 PHY ID读取

系统启动时，内核会通过MDIO总线读取PHY芯片的ID寄存器（寄存器2和3）。如果读不到正确的ID，说明MDIO通信有问题，或者PHY芯片没工作。

查看PHY ID的方法：

# 查看系统识别的PHY
cat /sys/bus/mdio_bus/devices/stmmac-0:00/phy_id

# 或者用mdio工具直接读
mdio eth0 phy_addr 2
mdio eth0 phy_addr 3

常见的PHY ID：

4.2.2 PHY状态检查

PHY初始化完成后，可以用ethtool查看状态：

ethtool eth0

# 输出示例
Settings for eth0:
    Supported ports: [ TP MII ]
    Supported link modes:   10baseT/Half 10baseT/Full
                            100baseT/Half 100baseT/Full
                            1000baseT/Full
    Supported pause frame use: No
    Supports auto-negotiation: Yes
    Advertised link modes:  10baseT/Half 10baseT/Full
                            100baseT/Half 100baseT/Full
                            1000baseT/Full
    Advertised pause frame use: No
    Advertised auto-negotiation: Yes
    Speed: 1000Mb/s
    Duplex: Full
    Port: Twisted Pair
    PHYAD: 0
    Transceiver: internal
    Auto-negotiation: on
    Link detected: yes

重点关注Link detected和Speed。如果Link detected为no，说明物理层没通。先查网线、查对端设备、查PHY芯片供电。

如果Speed显示为10Mb/s或100Mb/s，但硬件支持千兆，可能是：

• 网线质量差（千兆需要4对线，百兆只需要2对）
• PHY芯片的千兆模式被关闭了
• RGMII时序不对，导致千兆协商失败

4.2.3 自定义PHY驱动

有些PHY芯片内核没有现成驱动，需要自己写。其实大部分PHY芯片都兼容通用PHY驱动Generic PHY，但有些特殊功能（比如EEE、WOL）需要单独实现。

我写过一次YT8512C的驱动，核心就是实现phy_driver结构体：

static struct phy_driver yt8512_driver = {
    .phy_id         = 0x000001c8,
    .name           = "Motorcomm YT8512C",
    .phy_id_mask    = 0xfffffff0,
    .features       = PHY_GBIT_FEATURES,
    .soft_reset     = yt8512_soft_reset,
    .config_init    = yt8512_config_init,
    .config_aneg    = yt8512_config_aneg,
    .read_status    = yt8512_read_status,
    .suspend        = yt8512_suspend,
    .resume         = yt8512_resume,
};

注册驱动后，内核就能自动匹配并初始化这个PHY芯片了。

4.3 MDIO总线通信验证

MDIO总线是管理接口，用来读写PHY芯片的寄存器。它只有两根线：MDC（时钟）和MDIO（数据）。

MDIO通信验证，说白了就是确认CPU能不能正常读写PHY寄存器。

4.3.1 硬件层面验证

先用示波器抓MDC和MDIO的波形。MDC的频率一般是2.5MHz（标准模式）或12.5MHz（高速模式）。如果MDC没有波形，说明GMAC没正常工作，或者设备树里的pinctrl配置错了。

我遇到过最奇葩的问题：MDC有波形，MDIO也有数据，但PHY就是不响应。最后发现是PHY芯片的地址引脚没拉对，PHY地址是0x01，但设备树里配的是0x00。这种问题，用示波器一看就明白了。

4.3.2 软件层面验证

内核启动时，MDIO总线会扫描所有可能的PHY地址（0x00~0x1F）。如果扫描不到PHY，会有这样的日志：

stmmac - user: MDIO bus: error
mdio_bus: stmmac-0:00: PHY ID 0xffffffff at 0, ignored

看到这个日志，说明MDIO通信失败。排查步骤：

1. 检查PHY芯片供电（1.8V或3.3V，看芯片手册）
2. 检查PHY芯片复位引脚是否拉高
3. 检查MDC和MDIO的上下拉电阻（一般需要4.7kΩ上拉）
4. 检查设备树中的PHY地址是否正确

如果扫描成功，日志会显示：

mdio_bus: stmmac-0:00: PHY ID 0x001cc916 at 0, driver: RTL8211F Gigabit Ethernet

看到这个，说明MDIO通信正常，PHY芯片被正确识别了。

4.3.3 手动读写PHY寄存器

调试时，我经常手动读写PHY寄存器来验证功能。用mdio工具：

# 读PHY地址0的寄存器0（控制寄存器）
mdio eth0 0 0

# 写PHY地址0的寄存器0
mdio eth0 0 0x1140

# 读PHY地址0的寄存器1（状态寄存器）
mdio eth0 0 1

常用的PHY寄存器：

4.4 本章知识体系

下面这张图总结了以太网驱动调试的整体流程和关键节点：

这张图把调试流程分成了三条主线：时序调试、PHY驱动调试、MDIO通信验证。实际调试时，我建议先走MDIO验证，确认物理层通信正常后，再调时序和驱动。这样能快速定位问题，避免浪费时间。