原创 Zynq7000网络驱动调试笔记

  Zynq7000的网络控制器与Atmel公司的SAMA5D3x处理器的千兆网控制器是相同的均是Cadence公司的的IP，很奇怪两个公司各自设计了一套驱动程序。不过看着Zynq7000中Linux的设备树文件，Zynq7000并没有使用自己的驱动程序，而是使用Atmel编写的驱动程序macb.c。

  在裸机代码上，Atmel提供的裸机代码可阅读性比Xilinx的好很多（这里不得不吐槽下Xilinx的裸机程序代码，一个驱动程序竟然拆分在多个文件中，十分不方便阅读）。

通过参考Atmel的裸机代码很方便的将网络驱动移植到了SylixOS下，需要注意Zynq7000的中断需要手动清除，而Atmel的中断读取状态时就会自动清除。当然这个方便的前提是对SylixOS的驱动已经有了一定的了解，对SylixOS下的驱动建议参考imx283的驱动作为模板进行设计。不过由于是千兆网，这里没有使用SylixOS自带的MII库，而是根据Atmel裸机代码库自行编写了网络链接检测线程，具体方法可以参考AM335x的驱动文件。

但在网络完成基本的通信后，出现了两个较大的问题：

l  对GEM的DMA发送描述符，总会莫名其妙的出现问题；

l  不能实现1000和100状态切换，固化后发现如果uboot不初始化连通信都实现不了。

   经过长时间调试，偶然间发现通过在网络发送函数里面加入100us延时，即触发网络发送数据后，延时100us。发送函数就工作正常了，这是一个巨大的进步，原来一直以为是DMA描述符的使用上有问题，这个现象说明在DMA描述符使用上是没有问题的。这个问题最终是由一个同事帮助解决，他查看了这个问题后，有听取了我之前各种测试方法。果断做了两个改动，一个是在DMA描述符中增加volatile关键字，随后将发送后延时更改为发送前检测，检测当前DMA是否是否能够使用。结果系统可以正常工作（之前测试时也有类似检查，但仍然是存在问题，因此总体分析应该是volatile起到了作用）。

   在检测当前发送描述符是否可用时需要注意一个细节，如果当前不可以，可以使用API_TimeSleep函数等待一段时间，但不要将函数返回，频繁调用发送函数也会让网络无法正常工作，很奇怪这个问题，但现象就是这样。

   对于1000M和100M状态切换问题，包括不使用uboot初始化就无法通信问题，开始一直以为是PHY的问题，以至于将Linux的PHY读写函数内加入调试信息，全程跟踪Linux的PHY初始化过程。并没有什么收获。同样是那个同事提醒，uboot在探测网络连接后，不仅更改了MAC控制器的相关标志位，还更改了一个时钟类型的寄存器。经过跟着代码了解到，Zynq7000 的以太网控制器在状态切换时需要在SCLR控制器中更改其参考时钟频率。否则无法正常工作。由于代码配置十分复杂，这里通过读取相应状态的数据，在链接状态改变时写入相应寄存器。之后测试网络可以正常实现链接状态改变。

   这里附上查找资料时的一个博客内容（根据博客内容，对Zynq7000的GEM就不要求那么高了）：

   使用iperf对zynq进行单socket tcp传输速率测试；无网络损伤时，单向网络带宽约为600Mbps，双向网络带宽相加约400Mbps；50ms延时，1ms抖动，无丢包时，单向网络带宽约为155Mbps，双向网络带宽相加约40Mbps；和内核版本无关，经技术支持确定为PS GEM DMA的双向传输存在缺陷。

总结

   zynq7000的bsp调试过程中历时较长，从年前到年后历时近2个月，除去中间一段时间做IMX6Q处理器的驱动，Zynq7000的驱动共花费时间近2个月，而网络暂用了一多半的时间，前后请了两位同事协助也没能解决，最终在第三位同事的协助下仅仅使用三天时间得以完美解决。得到的最大的教训是第三位同事做事的严谨程度远高于我们，正式对一些细节抓住不放，是问题得到了很好的理解。而自己由于对细节把握不仔细，虽然考虑到过类似问题，竟然傻乎乎的认为关闭Cache能起到volatile相同的作用。