Iwip驅動8211FS項目—

硬件設計采用RTL8211FS芯片，vitis默認的IWIP庫不支持此芯片。

網口相關知識可以翻看前期文章

以太網PHY_MDIO通信（基于RTL8211）--FPGA學習筆記22-CSDN博客

以太網ARP協議——FPGA學習筆記23_fpga以太網學習-CSDN博客

以太網ICMP協議(ping指令)——FPGA學習筆記25_icmp報文以太網類型-CSDN博客

以太網UDP協議棧實現（支持ARP、ICMP、UDP）--FPGA學習筆記26_description: 接收arp、icmp、udp三種以太網報文,并對相應的數據進行解析,輸出給-CSDN博客

感謝小梅哥論壇大佬文章

【Zynq】【Lwip】解決頻繁打印link up/down、綠燈不亮、自協商結束后插入網線無反應的問題
https://www.corecourse.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=29789
(出處: 芯路恒電子技術論壇)
【Zynq】【Lwip】解決使用官方lwip模板時自動協商失敗的問題
https://www.corecourse.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=29166
(出處: 芯路恒電子技術論壇)
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關于芯片兼容修改問題，重點關注以下函數

void init_emacps(xemacpsif_s *xemacps, struct netif *netif)；

static u32_t get_Realtek_phy_speed(XEmacPs *xemacpsp, u32_t phy_addr)

LWIP環回代碼簡解：

1、板級前置初始化

為芯片分配MAC地址，可修改

初始化平臺，關閉 I/D Cache、初始化 UART、注冊中斷控制器、映射 GEM 寄存器等（板級支持包干的事）。

2、協議棧內存 + 網絡接口數據結構清零

把 lwIP 全局結構（內存池、定時器、PCB 鏈表等）全部清零，為后續添加網卡做準備。

3、向 lwIP 注冊“唯一”的網卡

把前面得到的 MAC、IP、網關、子網掩碼、GEM 基地址打包，創建一個 struct netif 實例 server_netif，并掛到 lwIP 全局鏈表。

讓 lwIP 后續發送默認走這張網卡。

開啟指定網口

4、定時器與中斷

開啟中斷功能。使能 IRQ，GEM 接收完成中斷、定時器中斷等開始工作。

后面主循環會周期性置位：
- TcpFastTmrFlag = 1 每 250 ms（TCP 快速定時器）
- TcpSlowTmrFlag = 1 每 500 ms（TCP 慢速定時器）
  這兩標志在 xemacif_input() 內部由中斷服務程序刷新。

5、DHCP而客戶端

#if LWIP_DHCP==1

dhcp_start(echo_netif);
啟動 DHCP 狀態機，開始 Discover-Offer-Request-Ack 四步舞。

while((ip_addr == 0) && (dhcp_timoutcntr > 0))
主循環里不斷調用 xemacif_input() 收包，讓 DHCP 狀態機跑起來；24×0.5 s = 12 s 超時。

超時仍未拿到地址就 fallback 到靜態 192.168.1.10。

6、用戶代碼綁定

print_app_header() // 打印一條提示

start_application() // 創建 PCB、綁定端口、注冊回調

transfer_data() // 周期發送或處理數據

一些函數詳解：

void init_emacps(xemacpsif_s xemacps, struct netif netif)；

Xilinx GEM（PS 端千兆以太網）在 lwIP 下的“一站式硬件啟動器”，把 MAC 控制器、PHY、鏈路速率全部配置到可收發狀態。

1、拿到MAC控制器句柄

xemacps 是 Xilinx 驅動庫 XEmacPs 的實例，后續所有寄存器操作都靠它。

2、打開巨型幀 / 組播選項（可選）

巨型幀（9018 B）需要提前使能，否則硬件會截斷。
組播選項讓 MAC 接受多播哈希表過濾，為 IGMP 服務。

3、把軟件 MAC 地址寫進硬件寄存器

第 3 個參數 1 表示使用“地址槽 1”（0 留給特殊幀）。
失敗直接打印調試信息并繼續往下走（后面還可改）。

4、配置 MDIO 時鐘

根據 CPU 頻率把 MDC 降到 ≤2.5 MHz，滿足 IEEE 802.3 要求。

5、探測并初始化 PHY

分兩條路：

a) 板載 PCS/PMA 1000Base-X 或 SGMII 口
→ 直接調用 phy_setup_emacps(xemacpsp, 固定地址)
→ 地址由 xparameters.h 給出（例如 1 或 7）。

b) 標準 RGMII/MDIO 總線
→ detect_phy() 先把 0-31 號 PHY 掃一遍，把在位 PHY 記錄到數組 phymapemac0/1[]；
→ 然后對每一個在位地址調用 phy_setup_emacps()，完成：
- 軟件復位
- 設置自動協商通告（10/100/1000）
- 等待協商完成
- 回傳實際鏈路速率（10/100/1000 Mbps）

?先遍歷 1–31 號地址里所有被標記為 TRUE 的 PHY，全部初始化；如果一個都沒找到，就退而求其次用廣播地址 0 再試一次。

執行完這段代碼后：

phyaddrforemac 保存了實際使用的 PHY 地址；
link_speed 要么等于 10/100/1000，要么標記失敗；
后續 XEmacPs_SetOperatingSpeed() 就依據 link_speed 給 MAC 設速。

void detect_phy(XEmacPs *xemacpsp)；

????????在 MDIO 總線上把 0–31 號地址全部掃一遍，找到真正掛著的 PHY

????????（1）先確定是 EMAC0 還是 EMAC1

Zynq/MP 有兩路 GEM 控制器，函數根據基地址區分當前掃描的是哪一路，然后把結果寫到 全局數組 phymapemac0[] 或 phymapemac1[]

????????（2）從 31 到 1 號地址倒序掃描

地址 0 是廣播地址，跳過；
倒序可以避免某些交換芯片偽應答帶來的誤判。

????????（3）讀 “PHY ID 寄存器” 做存在性檢測

????????此處注意兼容，板載PHY是否為此寄存器地址。

PHY_DETECT_REG 通常是 寄存器 2（PHY Identifier 1）；
如果讀到 0xFFFF，說明該地址沒有芯片響應，直接跳過。

? ? ? ? （4）判斷芯片是否真實存在

PHY_DETECT_MASK 把廠商 OUI 的固定位拉出來做匹配；
滿足條件就把 phymapemacX[phy_addr] = TRUE，后面 init_emacps() 會只對這些“真正在位”的地址進行初始化。

? ? ? ? （5）打印調試信息

打開 LWIP_DEBUG 時會看到類似XEmacPs detect_phy: PHY detected at address 1.

? ? ? ? （6）進一步讀寄存器 2 做廠商識別

這一步只是提示如果 PHY 不是這三家，初始化腳本里對特殊寄存器的配置可能不適用，需要你自己確認。

????????掃描結束后，phymapemac0[] / phymapemac1[] 里為 TRUE 的索引就是本總線上實際存在的 PHY 地址；init_emacps() 會遍歷這些地址，分別調用 phy_setup_emacps() 完成真正的配置。

6、鏈路失敗退出

此時 MAC 仍處于復位態，lwIP 不會收到任何包。

7、把協商到的速率寫回 MAC

告訴 GEM 控制器當前是 10/100/1000 Mbps，內部會重新計算 MII/RGMII 時鐘分頻。
后面緊跟一段空轉延時，讓硬件鎖定時鐘——經驗值 20 000 空循環 ≈ 幾十微秒。（該部分延時可適當加長）參考文章：

【Zynq】【Lwip】解決頻繁打印link up/down、綠燈不亮、自協商結束后插入網線無反應的問題
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8、全局鏈路狀態變量供后續查詢

xemacpsif_input() 里會定期查這個變量，發現掉線就丟棄收包，防止錯誤中斷淹掉 CPU。

關于`init_emacps()的調用：`

init_emacps() 的調用路徑只有一條，而且 完全藏在 Xilinx 的 lwIP 適配層內部，用戶代碼里根本看不到它的名字：

xemac_add() ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?????????????????← 用戶唯一顯式調用
?└─ netif_add(netif, ..., xemacpsif_init, ...) ? ? ? ? ? ??????← lwIP 標準 API
? ? ?└─ xemacpsif_init(netif)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ← 在 xemacpsif.c 里
? ? ? ? ?└─ init_emacps(netif)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ← 就在這里被調用

xemac_add() 只在 main() 里被用戶顯式調用一次；它的使命就是“把 MAC 地址、IP 地址、底層初始化函數掛到 lwIP 的 netif 鏈表”，成功后退出，后續數據收發不再經過它。

static u32_t get_IEEE_phy_speed(XEmacPs *xemacpsp, u32_t phy_addr)

get_IEEE_phy_speed() 是一個 “廠商識別 + 分發” 的派發函數，根據 PHY 芯片的廠商 ID，把速率解析工作轉給對應的專用函數，返回 10/100/1000 或失敗。

1、讀取寄存器 2（PHY Identifier 1）的高 16 位，拿到 OUI 前綴。

三家常量已定義：
- PHY_TI_IDENTIFIER 0x2000
- PHY_REALTEK_IDENTIFIER 0x001C
- 其余默認走 Marvell 分支（0x0141 或其他）

此處注意兼容，以防進入錯誤分支

2、直接調用對應的廠商函數：

3、返回協商速率

關于static u32_t get_IEEE_phy_speed(XEmacPs *xemacpsp, u32_t phy_addr)的調用

get_IEEE_phy_speed() 只被 phy_setup_emacps() 調用一次，負責 “識別廠商 → 轉交對應的寄存器解析函數 → 拿到鏈路速率”。

main()
?└─ xemac_add()
? ? ?└─ xemacpsif_init()
? ? ? ? ?└─ init_emacps()
? ? ? ? ? ? ?└─ phy_setup_emacps()
? ? ? ? ? ? ? ? ?└─ get_IEEE_phy_speed() ? ← 這里

static u32_t get_Realtek_phy_speed(XEmacPs *xemacpsp, u32_t phy_addr)

這段代碼就是 Realtek PHY 專用的速率獲取函數 get_Realtek_phy_speed()，作用與之前的通用協商流程完全一致，只不過把“讀速率”這一步固定到 Realtek 的 SPECIFIC_STATUS_REG（通常是 0x1A） 上。

被 get_IEEE_phy_speed() 調用，參數已確認 phy_identity == 0x001C（Realtek）。
MDIO 時鐘已通過 XEmacPs_SetMdioDivisor() 降到 ≤2.5 MHz。
函數運行在裸機，中斷關閉，CPU 主頻 666 MHz（Zynq-7000 典型值）。

1、讀取并修改 10/100 通告寄存器（地址 0x04）

MDIO 幀：Start (2b) + Op(2b) + PHYaddr(5b) + Reg(5b) + TA(2b) + 16-bit data
實際總線波形 64 位，約 25 μs 完成。
讀回值假設為 0x01E1（出廠默認值）。

control |= IEEE_ASYMMETRIC_PAUSE_MASK   // bit11 = 1| IEEE_PAUSE_MASK              // bit10 = 1| ADVERTISE_100                // bit8  = 1| ADVERTISE_10;                // bit7  = 1

新值 0x05E1 → 表示“本端支持 10/100 全雙工 + 對稱/非對稱流控”。

再次產生 MDIO 寫幀，PHY 內部立即更新通告寄存器。

2?、讀取并修改 1000 M 通告寄存器（地址 0x09）

寫入數據0000 0011 0000 0000

讀回 0x0000（Realtek RTL8211 默認未設 1000 M 通告）。

control |= ADVERTISE_1000;   // bit9 = 1

新值 0x0200 → 表示“本端支持 1000 M 全雙工”。(實際代碼為0x0300，可以兼容YT8531)
寫入完成，PHY 內部把 1000 M 能力加入下次自協商 FLP 脈沖。

3、重啟自協商 + 軟復位

XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, phy_addr, 0x00, &control);
control |= IEEE_CTRL_AUTONEGOTIATE_ENABLE  // bit12 = 1| IEEE_STAT_AUTONEGOTIATE_RESTART // bit9  = 1

新值 0x1200（保持之前設置的 0x1200，再置 bit9）

寫完后 PHY 立即發出攜帶新通告的 Fast Link Pulse (FLP) 序列，鏈路伙伴開始協商。

軟復位：PHY 內部狀態機回到初始態，寄存器除 0x00 外全部恢復默認值，但 0x04/0x09 的通告值已被鎖存，復位后仍保留。
復位期間 bit15 保持 1，典型耗時 < 100 μs（RTL8211 數據手冊標稱 60 μs）。

4、輪詢等待復位完成

5、等待自協商完成（最耗時）

初始 status 讀回 0x7849（bit5 = 0，協商未完成）。

while (!(status & IEEE_STAT_AUTONEGOTIATE_COMPLETE)) {  // bit5sleep(1);            // 裸機 sleep(1) ≈ 1 stimeout_counter++;if (timeout_counter == 30) return XST_FAILURE;XEmacPs_PhyRead(xemacpsp, 0x01, &status);
}