NXP iMX7双以太网配置
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了NXP iMX7双以太网配置相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
参考技术A ByToradex秦海
1). 简介
NXP iMX7是NXP基于Cortex-A7和Coretex-M4异构多核架构的ARM处理器，其中iMX7 Dual型号SoC支持两路MAC控制器，可以通过外置百兆或者千兆PHY芯片扩展两路以太网接口，本文就基于Toradex基于NXP iMX7 Dual SoC的ARM核心板模块Colibri iMX7D示例扩展两路以太网。
2). 第一路以太网
a). Colibri
iMX7D模块已经通过模块上面部署的一个Microchip KSZ8041NL 百兆PHY芯片默认支持了第一路百兆以太网
b). KSZ8041NL的参考电路请参考 这里 （原理图示例的SoC MAC端来自Toradex VF61 ARM模块的定义，在iMX7或者其他平台上面不能直接引用，请只参考PHY一侧的连接）
c). 由于选择的iMX7D ENET1 MAC RMII接口50MHz 参考时钟输出引脚GPIO1_IO12和另外一个M4核心的NMI输入引脚冲突，因此最终在设计中，这一路的KSZ8041PHY使用了外部参考时钟，没有使用iMX7 ENET1的参考时钟输出
d). 基于上述配置的第一步以太网对应的device tree节点定义和pinmux定义请参考如下，内核基于4.9.166版本
---------------------------------------
# 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>,
<&clksIMX7D_ENET_AXI_ROOT_CLK>,
<&clks IMX7D_ENET1_TIME_ROOT_CLK>,
<&clksIMX7D_PLL_ENET_MAIN_50M_CLK>;
clock-names = "ipg", "ahb", "ptp","enet_clk_ref";
assigned-clocks = <&clks IMX7D_ENET1_TIME_ROOT_SRC>,
<&clksIMX7D_ENET1_TIME_ROOT_CLK>;
assigned-clock-parents = <&clksIMX7D_PLL_ENET_MAIN_100M_CLK>;
assigned-clock-rates = <0>, <100000000>;
phy-mode = "rmii";
phy-supply = <®_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
>;
;
---------------------------------------
3). 第二路以太网
a). 第二路以太网通过模块预留的RMII或者RGMII接口连接百兆PHY或者千兆PHY来扩展，Colibri iMX7D RMII或者RGMII接口管脚定义请参考 手册 5.4章节。
b). 同样使用KSZ8041NL 百兆PHY扩展的参考电路请参考 这里 （原理图示例的SoC MAC端来自Toradex VF61 ARM模块的定义，在iMX7或者其他平台上面不能直接引用，须按照上面手册定义连接），如需要连接千兆PHY，请参考所使用的千兆PHY（如Microchip KSZ9031RNL）手册进行连接
c). 通过ENET2 RMII接口连接KSZ8041NL百兆PHY的device tree配置参考如下patch，和上面第一路以太网不同，这次使用的iMX7 SoC内部的参考时钟输出给PHY，因此在clock项目配置会有不同
https://github.com/simonqin09/colibri_imx7_2nd_ethernet/blob/master/0001-imx7d-2nd-ethernet-support_update_20200218.patch
// 对于 &fec2节点中的“fsl,mii-exclusive” 参数，因为ENET1和ENET2分别使用其对应的MDIO总线，而不是共享一个MDIO总线，在4.9 kernel下，如果不配置这个参数，驱动会默认都使用ENET1的MDIO去配置ENET2，因此在这里是必须的。但在其他i.MX平台或者mainline kernel下则不一定需要。
// MX7D_PAD_EPDC_BDR0__CCM_ENET_REF_CLK2 配置为0x40000073，因为使用iMX7 SoC内部参考时钟，这个时钟要同时给PHY和MAC提供参考时钟，因此Input和Output都要配置使能，因此需要为0x40000073，关于pinctrl的更多说明请参考 这里 。
d). 通过RGMII连接千兆PHY的device tree配置请参考 这里
4). 总结
本文基于iMX7示例了双路以太网的设计和配置思路，同时对于其他支持双路MAC的NXP i.MX ARM处理器（如iMX8）的配置思路也都是一致的，只是具体的clock和pinmux定义等要做对应的适配
NXP iMX8M Plus 双网口性能测试
By Toradex 胡珊逢
Verdin iMX8M Plus 是 Toradex 采用 NXP 最新的 i.MX 8M Plus 处理器的计算机模块，其具有 4x Cortex-A53 和 Cortex-M7 核心，支持神经网络加速运算的 NPU，H.265 硬件编码，CAN FD ，以及双路千兆以太网。配合 Verdin 开发板，用户可以直接测试两路以太网。文章将对网络性能做简要的测试。
使用 Toradex Easy Installer 安装 Linux BSP v5.3.0， 默认的配置已经支持两路千兆以太网。因此安装完成重启后即可看到两个网络接口。
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:14:2D:78:82:04
inet addr:192.168.20.120 Bcast:192.168.20.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::214:2dff:fe78:8204/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:5105505 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:5988237 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:7344324802 (6.8 GiB) TX bytes:8611102924 (8.0 GiB)
Interrupt:48
eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:14:2D:68:82:04
inet addr:192.168.200.150 Bcast:192.168.200.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::214:2dff:fe68:8204/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:6686311 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:247321 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:6234153398 (5.8 GiB) TX bytes:8180651220 (7.6 GiB)
----------------------------------
Verdin 开发板分别和两台电脑相连，链路速度为 1000Mbps。
IP 地址设置如下。
PC1:192.168.200.1
PC2:192.168.20.132
Eth0: 192.168.200.150
Eth1:192.168.20.120
测试场景为
l Eth0和 Eth1 单独向 PC1 和 PC2 发送数据
l Eth0和 Eth1同时向 PC1 和 PC2 发送数据
l Eth0和 Eth1 单独接收来自 PC1 和 PC2 的数据
l Eth0和 Eth1 同时接收来自 PC1 和 PC2 的数据
l Eth0 上的数据转发到 Eth1
期间测试模块 Eth0和 Eth1 的最大带宽以及 CPU 占用率。
Eth0和 Eth1 单独向 PC1 和 PC2 发送数据
在 PC1 和 PC2 上运行 iperf3 服务器。
----------------------------------
$ iperf3 -s
----------------------------------
在 Verdin iMX8M Plus 运行 iperf3 向 PC 发送数据。Eth0 和 Eth1 的测试数据如下。
Eth0:
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -c 192.168.20.132
Connecting to host 192.168.20.132, port 5201
[ 5] local 192.168.20.120 port 34982 connected to 192.168.20.132 port 5201
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr Cwnd
[ 5] 0.00-1.00 sec 114 MBytes 957 Mbits/sec 0 373 KBytes
[ 5] 1.00-2.00 sec 112 MBytes 942 Mbits/sec 0 373 KBytes
[ 5] 2.00-3.00 sec 112 MBytes 937 Mbits/sec 0 410 KBytes
[ 5] 3.00-4.00 sec 112 MBytes 942 Mbits/sec 0 410 KBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.10 GBytes 942 Mbits/sec 0 sender
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.10 GBytes 941 Mbits/sec receiver
iperf Done.
----------------------------------
Eth1:
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -c 192.168.200.1
Connecting to host 192.168.200.1, port 5201
[ 5] local 192.168.200.150 port 59206 connected to 192.168.200.1 port 5201
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr Cwnd
[ 5] 0.00-1.00 sec 111 MBytes 934 Mbits/sec 0 1.14 MBytes
[ 5] 1.00-2.00 sec 112 MBytes 944 Mbits/sec 0 1.23 MBytes
[ 5] 2.00-3.00 sec 111 MBytes 933 Mbits/sec 0 1.23 MBytes
[ 5] 3.00-4.00 sec 112 MBytes 943 Mbits/sec 0 1.23 MBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 940 Mbits/sec 0 sender
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 937 Mbits/sec receiver
iperf Done.
----------------------------------
Verdin iMX8M Plus CPU 占用率：
Eth0和 Eth1同时向 PC1 和 PC2 发送数据
Eth0：
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -c 192.168.20.132
Connecting to host 192.168.20.132, port 5201
[ 5] local 192.168.20.120 port 34994 connected to 192.168.20.132 port 5201
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr Cwnd
[ 5] 0.00-1.00 sec 113 MBytes 949 Mbits/sec 0 438 KBytes
[ 5] 1.00-2.00 sec 112 MBytes 937 Mbits/sec 0 464 KBytes
[ 5] 2.00-3.00 sec 112 MBytes 943 Mbits/sec 0 464 KBytes
[ 5] 3.00-4.00 sec 111 MBytes 935 Mbits/sec 0 464 KBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 940 Mbits/sec 0 sender
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 939 Mbits/sec receiver
iperf Done.
----------------------------------
Eth1：
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -c 192.168.200.1
Connecting to host 192.168.200.1, port 5201
[ 5] local 192.168.200.150 port 59210 connected to 192.168.200.1 port 5201
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr Cwnd
[ 5] 0.00-1.00 sec 111 MBytes 929 Mbits/sec 0 1.14 MBytes
[ 5] 1.00-2.00 sec 112 MBytes 944 Mbits/sec 0 1.14 MBytes
[ 5] 2.00-3.00 sec 111 MBytes 933 Mbits/sec 0 1.14 MBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 936 Mbits/sec 0 sender
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 933 Mbits/sec receiver
iperf Done.
----------------------------------
Verdin iMX8M Plus CPU 占用率：
Eth0和 Eth1 单独接收来自 PC1 和 PC2 的数据
在 Verdin iMX8M Plus 分别运行 iperf3 服务器，针对 Eth0 和 Eth1 使用不同的端口。
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -B 192.168.20.120 -s
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -B 192.168.200.150 -p 5202 -s
----------------------------------
Eth0：
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -B 192.168.20.120 -s
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5201
-----------------------------------------------------------
Accepted connection from 192.168.20.132, port 48674
[ 5] local 192.168.20.120 port 5201 connected to 192.168.20.132 port 48676
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-1.00 sec 111 MBytes 933 Mbits/sec
[ 5] 1.00-2.00 sec 111 MBytes 935 Mbits/sec
[ 5] 2.00-3.00 sec 111 MBytes 934 Mbits/sec
[ 5] 3.00-4.00 sec 111 MBytes 935 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 934 Mbits/sec receiver
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5201
-----------------------------------------------------------
----------------------------------
Eth1：
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -B 192.168.200.150 -p 5202 -s
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5202
-----------------------------------------------------------
Accepted connection from 192.168.200.1, port 47290
[ 5] local 192.168.200.150 port 5202 connected to 192.168.200.1 port 47292
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-1.00 sec 110 MBytes 919 Mbits/sec
[ 5] 1.00-2.00 sec 112 MBytes 939 Mbits/sec
[ 5] 2.00-3.00 sec 112 MBytes 941 Mbits/sec
[ 5] 3.00-4.00 sec 112 MBytes 941 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 938 Mbits/sec receiver
----------------------------------
Verdin iMX8M Plus CPU 占用率：
Eth0和 Eth1 同时接收来自 PC1 和 PC2 的数据
Eth0：
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -B 192.168.20.120 -s
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5201
-----------------------------------------------------------
Accepted connection from 192.168.20.132, port 48712
[ 5] local 192.168.20.120 port 5201 connected to 192.168.20.132 port 48714
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-1.00 sec 111 MBytes 931 Mbits/sec
[ 5] 1.00-2.00 sec 111 MBytes 934 Mbits/sec
[ 5] 2.00-3.00 sec 111 MBytes 934 Mbits/sec
[ 5] 3.00-4.00 sec 111 MBytes 935 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 934 Mbits/sec receiver
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5201
-----------------------------------------------------------
----------------------------------
Eth1：
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iperf3 -B 192.168.200.150 -p 5202 -s
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5202
-----------------------------------------------------------
Accepted connection from 192.168.200.1, port 47308
[ 5] local 192.168.200.150 port 5202 connected to 192.168.200.1 port 47310
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-1.00 sec 110 MBytes 919 Mbits/sec
[ 5] 1.00-2.00 sec 112 MBytes 941 Mbits/sec
[ 5] 2.00-3.00 sec 112 MBytes 941 Mbits/sec
[ 5] 3.00-4.00 sec 112 MBytes 941 Mbits/sec
[ 5] 4.00-5.00 sec 112 MBytes 941 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.08 GBytes 928 Mbits/sec receiver
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5202
-----------------------------------------------------------
----------------------------------
Verdin iMX8M Plus CPU 占用率：
Eth0 上的数据转发到 Eth1
为了将 Eth0 的数据转发到 Eth1，需要设置 /etc/sysctl.conf 。
----------------------------------
# needed for routing, including masquerading or NAT
net/ipv4/ip_forward=1
----------------------------------
然后运行 sysctl 另设置生效，当然重启系统也可以。
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# sysctl -p
----------------------------------
设置转发规则。
----------------------------------
root@verdin-imx8mp:~# iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
root@verdin-imx8mp:~# iptables -A FORWARD -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
root@verdin-imx8mp:~# iptables -A FORWARD -i eth1 -o eth0 -j ACCEPT
----------------------------------
在 PC2 上启动 iperf3 服务器，PC 1 运行 iper3 客户端发送数据，所有的数据由 Verdin iMX8M Plus 负责从 Eth0 转发到 Eth1 上。
PC2 Server:
----------------------------------
$ iperf3 -s
-----------------------------------------------------------
Server listening on 5201
-----------------------------------------------------------
Accepted connection from 192.168.20.120, port 55360
[ 5] local 192.168.20.132 port 5201 connected to 192.168.20.120 port 55362
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-1.00 sec 105 MBytes 881 Mbits/sec
[ 5] 1.00-2.00 sec 111 MBytes 928 Mbits/sec
[ 5] 2.00-3.00 sec 110 MBytes 921 Mbits/sec
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.08 GBytes 931 Mbits/sec receiver
----------------------------------
PC1 Client:
----------------------------------
$ iperf3 -c 192.168.20.132
Connecting to host 192.168.20.132, port 5201
[ 5] local 192.168.200.1 port 55362 connected to 192.168.20.132 port 5201
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr Cwnd
[ 5] 0.00-1.00 sec 108 MBytes 904 Mbits/sec 0 471 KBytes
[ 5] 1.00-2.00 sec 110 MBytes 926 Mbits/sec 0 492 KBytes
[ 5] 2.00-3.00 sec 109 MBytes 916 Mbits/sec 0 492 KBytes
[ 5] 3.00-4.00 sec 112 MBytes 938 Mbits/sec 0 492 KBytes
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
[ ID] Interval Transfer Bitrate Retr
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.09 GBytes 934 Mbits/sec 0 sender
[ 5] 0.00-10.00 sec 1.08 GBytes 931 Mbits/sec receiver
----------------------------------
Verdin iMX8M Plus CPU 占用率：
数据汇总如下。
两个千兆网口无论是在单独还是同时收发数据时都达到920Mbps 以上，包括网口之间的数据转发，基本接近满带宽。在 CPU 占用方面，当两个千兆网口以接近满带宽速率同时工作时，其中一个核心站占用率会超过 70%。
总结
Verdin iMX8M Plus 的双网口设计为多网口需求的应用提供了理想的选择，例如在工业自动化中，一个网口运行实时性要求高的应用如 EtherCAT，而另外一个则可以用于一般的网络通信。或者另一个网口可以用作冗余接口，或者连接两个不同的网络。Verdin iMX8M Plus 还有许多其他实用的功能，我们会在后续的文章进行介绍
以上是关于NXP iMX7双以太网配置的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
i.MX6ULL驱动开发 | 33 - NXP原厂网络设备驱动浅读（LAN8720 PHY）
《嵌入操作系统 – 玩转ART-Pi开发板》第8章 APT-Pi双网络实现自动切换