双网口移植：FEC + KSZ8081/8041 以太网配置

前言：网络是嵌入式开发的命脉

说实话，开发嵌入式板子，串口能用来调试，但网络才是日常工作的主力。你用 NFS 挂载根文件系统、用 SSH 登录、用 wget 下载文件，都离不开网络。正点原子 i.MX6ULL 开发板有两个网口，这也是它的一大卖点。

这篇文章讲的是如何配置双网口：i.MX6ULL 有两个 FEC（Fast Ethernet Controller）控制器，每个外接一个 KSZ8081 PHY 芯片。主线内核的 FEC 驱动已经比较成熟了，我们主要是配置设备树和 PHY。

第一步——了解 i.MX6ULL 的以太网架构

i.MX6ULL 有两个独立的 FEC 控制器：

控制器	寄存器地址	PHY 接口	PHY 芯片
FEC1	0x2188000	RMII	KSZ8081 (地址 0x02)
FEC2	0x20b4000	RMII	KSZ8081 (地址 0x01)

两个控制器都支持 RMII（Reduced Media Independent Interface）接口，比 MII 少一半的引脚，适合嵌入式板子。

RMII 接口信号

RMII 接口只需要 7 根数据线（加上时钟和电源）：

• TXD1, TXD0：发送数据
• RXD1, RXD0：接收数据
• TX_EN：发送使能
• CRS_DV：载波侦听/数据有效
• REF_CLK：参考时钟（50MHz，由 PHY 提供）

第二步——配置 FEC1 节点

FEC1 是第一个以太网控制器，设备树配置如下：

&fec1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_enet1 &pinctrl_enet1_reset>;
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy0>;
    phy-supply = <&reg_peri_3v3>;
    status = "okay";
};

关键属性说明

属性	说明
phy-mode	接口模式，这里用 "rmii"
phy-handle	PHY 节点的 phandle，指向 mdio 总线下的 ethphy0
phy-supply	PHY 供电 regulator

pinctrl 配置

FEC1 的引脚配置包括 RMII 数据线和 PHY 复位引脚：

&iomuxc {
    pinctrl_enet1: enet1grp {
        fsl,pins = <
            MX6UL_PAD_ENET1_RX_EN__ENET1_RX_EN    0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET1_RX_ER__ENET1_RX_ER    0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET1_RX_DATA0__ENET1_RDATA00 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET1_RX_DATA1__ENET1_RDATA01 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET1_TX_EN__ENET1_TX_EN    0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA0__ENET1_TDATA00 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET1_TX_DATA1__ENET1_TDATA01 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET1_TX_CLK__ENET1_REF_CLK1 0x4001b031
        >;
    };

    pinctrl_enet1_reset: enet1resetgrp {
        fsl,pins = <
            MX6UL_PAD_SNVS_TAMPER7__GPIO5_IO07    0x10B0
        >;
    };
};

注意 ENET1_REF_CLK1 的配置值是 0x4001b031，这个配置比较特殊： - 0x40000000：表示这个引脚配置了 50MHz 的输入时钟（由 PHY 提供） - 其他位是标准的引脚配置

第三步——配置 FEC2 节点

FEC2 的配置类似，但 MDIO 总线通常挂在 FEC2 下面：

&fec2 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_enet2 &pinctrl_enet2_reset>;
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy1>;
    phy-supply = <&reg_peri_3v3>;
    status = "okay";

    /* MDIO 总线 */
    mdio {
        #address-cells = <1>;
        #size-cells = <0>;

        ethphy0: ethernet-phy@2 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <2>;
            micrel,led-mode = <1>;
            clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET_REF>;
            clock-names = "rmii-ref";
        };

        ethphy1: ethernet-phy@1 {
            compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";
            reg = <1>;
            micrel,led-mode = <1>;
            clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET2_REF>;
            clock-names = "rmii-ref";
        };
    };
};

MDIO 总线

MDIO（Management Data Input/Output）总线用于访问 PHY 芯片的寄存器。它是一个两线总线（MDC 和 MDIO），类似 I2C。

• ethphy0：FEC1 对应的 PHY，地址是 2
• ethphy1：FEC2 对应的 PHY，地址是 1

PHY 地址由硬件上的引脚配置决定，不能随便改。

KSZ8081 特定配置

KSZ8081 是 Micrel 公司（现在被 Microchip 收购了）的 PHY 芯片，驱动需要一些特定配置：

ethphy0: ethernet-phy@2 {
    compatible = "ethernet-phy-id0022.1560";  /* OUI + 型号 */
    reg = <2>;
    micrel,led-mode = <1>;                    /* LED 模式 */
    clocks = <&clks IMX6UL_CLK_ENET_REF>;
    clock-names = "rmii-ref";
};

• ethernet-phy-id0022.1560：兼容字符串，0022.1560 是 OUI（厂商 ID）+ 型号
• micrel,led-mode = <1>：LED 指示模式，1 表示某些 LED 行为
• clocks：RMII 参考时钟，由 PHY 提供

pinctrl 配置

FEC2 的引脚配置：

&iomuxc {
    pinctrl_enet2: enet2grp {
        fsl,pins = <
            MX6UL_PAD_GPIO1_IO07__ENET2_MDC     0x1b0b0
            MX6UL_PAD_GPIO1_IO06__ENET2_MDIO    0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_RX_EN__ENET2_RX_EN  0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_RX_ER__ENET2_RX_ER  0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_RX_DATA0__ENET2_RDATA00 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_RX_DATA1__ENET2_RDATA01 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_TX_EN__ENET2_TX_EN  0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_TX_DATA0__ENET2_TDATA00 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_TX_DATA1__ENET2_TDATA01 0x1b0b0
            MX6UL_PAD_ENET2_TX_CLK__ENET2_REF_CLK2 0x4001b031
        >;
    };

    pinctrl_enet2_reset: enet2resetgrp {
        fsl,pins = <
            MX6UL_PAD_SNVS_TAMPER8__GPIO5_IO08    0x10B0
        >;
    };
};

第四步——配置 PHY 复位引脚

PHY 芯片通常有一个复位引脚（RST#），低电平有效。正点原子板子用 GPIO 控制这个引脚。

方法一：使用 GPIO hog

如果复位引脚只需要在启动时复位一次，不需要动态控制，可以用 GPIO hog：

&gpio_spi {
    eth0-phy-hog {
        gpio-hog;
        gpios = <1 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        output-high;
        line-name = "eth0-phy";
    };

    eth1-phy-hog {
        gpio-hog;
        gpios = <2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
        output-high;
        line-name = "eth1-phy";
    };
};

GPIO hog 是一种在设备树里直接配置 GPIO 的方式，不需要驱动代码。

方法二：使用 phy-reset-gpios

另一种方法是在 FEC 节点里指定 PHY 复位引脚：

&fec1 {
    phy-mode = "rmii";
    phy-handle = <&ethphy0>;
    phy-reset-gpios = <&gpio5 7 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    phy-reset-duration = <26>;
};

但这种方法在主线内核里可能不支持，需要确认驱动版本。

第五步——配置 regulator

PHY 芯片需要 3.3V 供电：

/ {
    reg_peri_3v3: regulator-peri-3v3 {
        compatible = "regulator-fixed";
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_peri_3v3>;
        regulator-name = "VPERI_3V3";
        regulator-min-microvolt = <3300000>;
        regulator-max-microvolt = <3300000>;
        gpio = <&gpio5 2 GPIO_ACTIVE_LOW>;
        regulator-always-on;
    };
};

regulator-always-on 表示这个 regulator 始终开启，不能被关闭。

第六步——验证网络驱动加载

启动后，检查 dmesg 里的网络相关日志：

dmesg | grep -E "fec|net|phy|eth"

你应该看到类似这样的输出：

[    1.234567] fec 2188000.ethernet: registered PHY driver [Micrel KSZ8081] (mii_bus:phy_addr=2188000.ethernet:02, irq=POLL)
[    1.345678] fec 2188000.ethernet eth0: Link is Up - 100Mbps/Full - flow control off
[    2.456789] fec 20b4000.ethernet: registered PHY driver [Micrel KSZ8081] (mii_bus:phy_addr=20b4000.ethernet:01, irq=POLL)
[    2.567890] fec 20b4000.ethernet eth1: Link is Up - 100Mbps/Full - flow control off

关键是 Link is Up - 100Mbps/Full，说明 PHY 和链路协商成功。

检查网络接口

ip link show
# 应该看到 eth0 和 eth1

ifconfig -a
# 或
ip addr show

第七步——网络功能测试

方法一：ping 测试

# 假设你的电脑 IP 是 192.168.1.100
ping -c 4 192.168.1.100

# 测试两个网口
ping -I eth0 -c 4 192.168.1.100
ping -I eth1 -c 4 192.168.1.100

方法二：iperf 测试

如果你的电脑也运行了 iperf 服务器：

# 板子作为客户端
iperf3 -c 192.168.1.100 -i 1 -t 10

这会测试网络吞吐量，100Mbps 的理论值是 12.5MB/s，实际能达到 10-11MB/s 就不错了。

方法三：ethtool 检查

ethtool eth0
ethtool eth1

你应该看到 PHY 的详细信息：速度、双工模式、链接状态等。

常见问题排查

问题一：网络接口没有出现

检查以下几点：

1. FEC 驱动是否编译进内核：

   zcat /proc/config.gz | grep FEC
   # 应该看到 CONFIG_FEC=y
   

2. PHY 驱动是否开启：

   zcat /proc/config.gz | grep MICREL
   # 应该看到 CONFIG_MICREL_PHY=y
   

3. 设备树里的 status 是否为 "okay"

问题二：链路不起来（Link is Down）

这种情况通常是硬件问题：

1. 检查网线是否插好
2. 检查 PHY 供电是否正常（用万用表测 VDD 引脚）
3. 检查 PHY 复位是否正确（复位引脚应该是高电平）
4. 检查 RMII 时钟是否正常（示波器测量 REF_CLK）

问题三：能 ping 通但速度很慢

这种情况可能是：

1. 中断亲和性：CPU 处理网络中断的速度不够
2. DMA 配置：FEC 的 DMA 缓冲区设置
3. 驱动配置：检查 FEC 驱动的配置选项

问题四：两个网口只有一个能用

检查 MDIO 总线配置。两个 PHY 共享一个 MDIO 总线，如果地址配置冲突，只有一个能工作。

确认 PHY 地址： - ethphy0 应该是地址 2 - ethphy1 应该是地址 1

这些地址由 PHY 芯片的硬件引脚决定，不能在软件里改。

下一章预告

到这里，三大外设（显示、触摸、网络）都移植完了。你已经有一个基本可用的图形界面开发环境了。

下一篇文章，我们会讲调试技巧：

• dmesg 日志分析方法
• 设备树验证技巧
• DRM 调试接口
• 内核配置检查方法
• 常用调试命令速查

调试是嵌入式开发的必备技能，掌握了这些方法，遇到问题就能快速定位。我们下一章见。

---

参考命令速查

# 检查网络驱动
dmesg | grep -E "fec|net|phy|eth"

# 检查网络接口
ip link show
ifconfig -a

# 测试网络
ping -c 4 192.168.1.100
iperf3 -c 192.168.1.100 -i 1 -t 10

# 检查 PHY 状态
ethtool eth0
cat /sys/class/net/eth0/operstate

# 读写 PHY 寄存器
cat /sys/bus/mdio_bus/devices/2188000.ethernet:02/phy_id

延伸阅读

• FEC Driver Documentation - FEC 驱动文档
• PHY Driver Documentation - PHY 驱动文档
• KSZ8081 Datasheet - KSZ8081 数据手册