By Toradex秦海

1). 簡介

NXP iMX7是NXP基于Cortex-A7和Coretex-M4異構多核架構的ARM處理器,其中iMX7 Dual型號SoC支持兩路MAC控制器,可以通過外置百兆或者千兆PHY芯片擴展兩路以太網接口,本文就基于Toradex基于NXP iMX7 Dual SoC的ARM核心板模塊Colibri iMX7D示例擴展兩路以太網。

 

 

2). 第一路以太網

a). Colibri iMX7D模塊已經通過模塊上面部署的一個Microchip KSZ8041NL 百兆PHY芯片默認支持了第一路百兆以太網

 

b). KSZ8041NL的參考電路請參考這里(原理圖示例的SoC MAC端來自Toradex VF61 ARM模塊的定義,在iMX7或者其他平臺上面不能直接引用,請只參考PHY一側的連接)

 

c). 由于選擇的iMX7D ENET1 MAC RMII接口 50MHz 參考時鐘輸出引腳GPIO1_IO12和另外一個M4核心的NMI輸入引腳沖突,因此最終在設計中,這一路的KSZ8041PHY使用了外部參考時鐘,沒有使用iMX7 ENET1的參考時鐘輸出

 

d). 基于上述配置的第一步以太網對應的device tree節點定義和pinmux定義請參考如下,內核基于4.9.166版本

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# arch/arm/boot/dts/imx7-colibri.dtsi

……

&fec1 {

        pinctrl-names = "default", "sleep";

        pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1>;

        pinctrl-1 = <&pinctrl_enet1_sleep>;

        clocks = <&clks IMX7D_ENET1_IPG_ROOT_CLK>,

                <&clks IMX7D_ENET_AXI_ROOT_CLK>,

                <&clks IMX7D_ENET1_TIME_ROOT_CLK>,

                <&clks IMX7D_PLL_ENET_MAIN_50M_CLK>;

        clock-names = "ipg", "ahb", "ptp", "enet_clk_ref";

        assigned-clocks = <&clks IMX7D_ENET1_TIME_ROOT_SRC>,

                          <&clks IMX7D_ENET1_TIME_ROOT_CLK>;

        assigned-clock-parents = <&clks IMX7D_PLL_ENET_MAIN_100M_CLK>;

        assigned-clock-rates = <0>, <100000000>;

        phy-mode = "rmii";

        phy-supply = <&reg_LDO1>;

        fsl,magic-packet;

};

&iomuxc {

pinctrl_enet1: enet1grp {

                fsl,pins = <

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RX_CTL__ENET1_RGMII_RX_CTL 0x73

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RD0__ENET1_RGMII_RD0       0x73

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RD1__ENET1_RGMII_RD1       0x73

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RXC__ENET1_RX_ER           0x73

 

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TX_CTL__ENET1_RGMII_TX_CTL 0x73

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TD0__ENET1_RGMII_TD0       0x73

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TD1__ENET1_RGMII_TD1       0x73

                        MX7D_PAD_GPIO1_IO12__CCM_ENET_REF_CLK1          0x73

                        MX7D_PAD_SD2_CD_B__ENET1_MDIO                   0x3

                        MX7D_PAD_SD2_WP__ENET1_MDC                      0x3

                >;

        };

 

        pinctrl_enet1_sleep: enet1sleepgrp {

                fsl,pins = <

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RX_CTL__GPIO7_IO4          0x0

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RD0__GPIO7_IO0             0x0

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RD1__GPIO7_IO1     0x0

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_RXC__GPIO7_IO5     0x0

 

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TX_CTL__GPIO7_IO10 0x0

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TD0__GPIO7_IO6     0x0

                        MX7D_PAD_ENET1_RGMII_TD1__GPIO7_IO7     0x0

                        MX7D_PAD_GPIO1_IO12__GPIO1_IO12         0x0

                        MX7D_PAD_SD2_CD_B__GPIO5_IO9            0x0

                        MX7D_PAD_SD2_WP__GPIO5_IO10             0x0

                >;

        };

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3). 第二路以太網

a). 第二路以太網通過模塊預留的RMII或者RGMII接口連接百兆PHY或者千兆PHY來擴展,Colibri iMX7D RMII或者RGMII接口管腳定義請參考手冊5.4章節。

 

 

b). 同樣使用KSZ8041NL 百兆PHY擴展的參考電路請參考這里(原理圖示例的SoC MAC端來自Toradex VF61 ARM模塊的定義,在iMX7或者其他平臺上面不能直接引用,須按照上面手冊定義連接),如需要連接千兆PHY,請參考所使用的千兆PHY(如Microchip KSZ9031RNL)手冊進行連接

 

c). 通過ENET2 RMII接口連接KSZ8041NL百兆PHY的device tree配置參考如下patch,和上面第一路以太網不同,這次使用的iMX7 SoC內部的參考時鐘輸出給PHY,因此在clock項目配置會有不同

https://github.com/simonqin09/colibri_imx7_2nd_ethernet/blob/master/0001-imx7d-2nd-ethernet-support_update_20200218.patch

 

// 對于 &fec2節點中的 “fsl,mii-exclusive” 參數,因為ENET1和ENET2分別使用其對應的MDIO總線,而不是共享一個MDIO總線,在4.9 kernel下,如果不配置這個參數,驅動會默認都使用ENET1的MDIO去配置ENET2,因此在這里是必須的。但在其他i.MX平臺或者mainline kernel下則不一定需要。

 

// MX7D_PAD_EPDC_BDR0__CCM_ENET_REF_CLK2 配置為0x40000073,因為使用iMX7 SoC內部參考時鐘,這個時鐘要同時給PHY和MAC提供參考時鐘,因此Input和Output都要配置使能,因此需要為 0x40000073,關于pinctrl的更多說明請參考這里

 

d). 通過RGMII連接千兆PHY的device tree配置請參考這里

 

4). 總結

本文基于iMX7示例了雙路以太網的設計和配置思路,同時對于其他支持雙路MAC的NXP i.MX ARM處理器(如iMX8)的配置思路也都是一致的,只是具體的clock和pinmux定義等要做對應的適配