STM32以太网MAC Loopback的实现

在 STM32 以太网调试中经常会遇到“设备接收不到数据”，或者“设备发出的数据对端设备收不到”之类的问题。遇到这类问题首先要做的是定位问题发生的部位，这样做的好处就是可以指明下一步调试的方向，缩小分析的范围。以下图为例我们做个简单的说明，设备 A 和设备 B 通过以太网通信，现发现设备 B 无法接收设备 A 发送的消息，问题可能出现在几个地方：• 应用层的程序，或者协议栈出错，数据根本没有到 STM32 以太网外设。这种情况我们在调试的时候，在以太网输出函数 low_level_output 中打个断点就可以检查出来。• STM32 以太网 MAC 出现问题，没有把数据发送出去。对于这种情况，可以通过 STM32 以太网的 MAC loopback 功能来检查 MAC 的收发是否正常。• STM32 以太网 MAC 和外部 PHY 之间的通信出现问题。可以通过 PHY 提供的 loopback 功能来检查。• 设备 A 端的收发没有问题，问题可能出现在线路上或者设备 B。可以通过在网口的接线上做网线交叉，也就是将 RJ-45 接口中 TX+与 RX+连接，TX-与 RX-连接，来进行检查。

本文将主要介绍上面提到的 STM32 MAC loopback 方法。MAC loopback 模式MAC loopback 模式的使能很简单，将 ETH_MACCR 寄存器的 LM 位置位就可以了。MAC loopback 模式使能后，MAC 发送的数据帧通过 MII 接口发送给外部 PHY 的同时也发送到 MAC 接收端。这里需要注意的是 STM32 MAC loopback 模式只支持在 MII 接口下工作.

但要正确的接收到 loopback 的数据，还需要注意一下几个地方：• MAC loopback 模式下，MII 接口的接收时钟（RX_CLK）和发送时钟（TX_CLK）还需要外部 PHY 来提供，所以PHY 的初始化不能省。

•以太网帧中的目标 MAC 地址应该和源 MAC 地址一样，或者设定为广播地址（FF:FF:FF:FF:FF:FF），否则 MAC 默认将会过滤接收到的数据。或者将 ETH_MACFFR 寄存器的 RA 置位，以接收所有的以太网帧。• 对于 F7，H7 这类带有 cache 的 MCU 型号，需要注意接收/发送描述符和接收/发送 buffer 的地址，以及 cache 属性。因为这部分存放在 SRAM 的数据 CPU 和以太网 DMA 都会去读写，如果使能 cache（回写）可能会出现数据不一致的情况。也不能将其定义在 STM32F769 的 DTCM RAM 区域.

MAC loopback 例程例程说明本文基于 STM32F769I-EVAL 板提供了一个以太网外设测试工程。工程中没有用到 TCP/IP 协议栈，只通过 STM32F7 的 HAL驱动层，实现了以太网 MAC 层的数据收发，同时也实现了 MAC loopback 的功能。这个测试工程的目的是，检测 STM32 以太网外设的配置是否正确，工作是否正常。这个例程提供两种工作模式：• 正常模式在这种模式下，可以正常与另一个设备（PC 或者其他的开发板）通信，也就是可以发送和接收以太网帧。用户可以发送自定义的以太网帧数据，程序会自动构建以太网帧并发送。因为没有实现任何 TCP/IP 协议，如果想发送 IP 包或者 TCP/UDP 包，就需要自己先按照这些包的格式构建好数据。• MAC loopback 模式在这种模式下，STM32F769I-EVAL 板子发送的数据被直接送回到 MII 接口的接收端。如果此时网口还连接到另一个设备的话，该设备也是可以接收到数据的。例程配置打开例程后，先要做以下的配置：• 设置目标 MAC 地址（dst_addr）如果发送广播，dst_addr 设置为 FF:FF:FF:FF:FF:FF。如果在 MAC loopback 模式下，dst_addr 设置成和 src_addr 一样。• 定义帧数据的类型（frame_type）可以发送自定义的帧数据类型，或者通用的预先定义好的帧数据类型。比如，如果发送的是 IPv4 的数据，frame_type 就是 0x0800；如果发送自定义的类型，则可以使用未被分配的数值。在这个 demo 中，用的是0x0601。• 初始化要发送的数据 buffer要发送的数据保存在 teststring 数组中。请注意，这个数组里只保存应用层要发送的数据，也就是以太网帧格式的数据段，不包括目标/源 MAC 地址，以太网帧数据类型和 CRC 校验码。• 如果不使能 MAC loopback 功能，则在 main.h 中注释掉 MAC_LOOPBACK_ENABLE 宏修改好以上的参数后，重新编译烧录后运行。每次按下 USER 按键，触发一次数据发送。接收到的数据保存在 rxbuffer，并且板子上的 LD1 灯会改变一次状态。

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