前言

大聯(lián)大世平集團(tuán)推出了一款基于 NXP 車規(guī)級 MCU S32K344 的開發(fā)板——花名“Cavalry”，它使用 BGA257 封裝的 32 位 Arm?Cortex?-M7 S32K344 作為主控芯片，在69.6*130mm 的小體積開發(fā)板上搭載了 SBC 電源管理芯片、CAN 收發(fā)器、LIN 收發(fā)器、FLASH 存儲芯片、RMII 以太網(wǎng)接口等多種功能拓展，是一款適用于通用工業(yè)和汽車應(yīng)用的評估板/開發(fā)板。S32K3xx 系列大部分都支持 TSN/AVB 以太網(wǎng)模塊，具體型號可查詢 S32K3 數(shù)據(jù)手冊，支持 MII/RMII 以太網(wǎng)接口，通信速度 10/100 Mbps，200Mbps（MAC 到 MAC）。

本文使用“Cavalry”開發(fā)板作為 MAC，連接到景略的車載以太網(wǎng)模塊 JL3101 來搭建以太網(wǎng)開發(fā)環(huán)境，當(dāng)然，也可以使用市面上常見的工業(yè)以太網(wǎng)模塊（如：DP83848）。下面解析 S32K3 以太網(wǎng) RMII 接口的調(diào)試過程，希望能幫助到相關(guān)的朋友，如有錯誤之處，歡迎各路大神指正。

圖 1 S32K3 MAC + JL3101/DP83848 PHY

RMII 接口定義

S32K344 開發(fā)板通過 J33 接口與 JL3101 以太網(wǎng)模塊對插：

圖 2 MAC to PHY 接線方式

• VDD_HV_B：以太網(wǎng)模塊的供電電源為 3V，連接到 S32K344 的 VDD_HV_B 電源域
• SMI：串行管理接口（Serial Management Interface），包括 MDC 和 MDIO 兩條信號線。
  • MDIO：是一個半雙工雙向的串行 PHY 管理接口，用來讀寫寄存器，達(dá)到控制 PHY 行為和監(jiān)控 PHY 狀態(tài)的目的。
  • MDC：它為 MDIO 提供時鐘，可以實(shí)現(xiàn)同步/異步收發(fā)時鐘。

當(dāng) MAC 作為主機(jī)，PHY 為從機(jī)時，一個 MAC 最多連接 32 個 PHY。在寫 PHY 寄存器時，由 MAC 驅(qū)動 MDIO 向 PHY 寫入數(shù)據(jù)；當(dāng)讀 PHY 寄存器時，前半段由 MAC 驅(qū)動發(fā)送寄存器地址，后半段由 PHY 驅(qū)動回復(fù)寄存器數(shù)據(jù)。

• TX_EN：發(fā)送使能信號。
• TXD[1:0]：數(shù)據(jù)發(fā)送信號，該信號是 2-bit 位寬的數(shù)據(jù)信號。
• RXD[1:0] :數(shù)據(jù)接收信號，該信號是 2-bit 位寬的數(shù)據(jù)信號。RMII 接口通過 TXD[1:0] 和 RXD[1:0] 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，發(fā)送和接收信號與 REF_CLK（shared reference clock）同步。
• RX_ER：接收錯誤信號。該信號必須保持一個或多個周期（RX_CLK），從而向 MAC 子層指示在幀的某處檢測到錯誤。
• RX_DV：接收數(shù)據(jù)有效信號。該信號表示 PHY 當(dāng)前針對 RMII 接收已恢復(fù)并解碼的半字節(jié)。
• TX_CLK：連續(xù)時鐘信號，該信號提供進(jìn)行 TX 數(shù)據(jù)傳輸時的參考時序。標(biāo)稱頻率為：速率 10Mbit/s 時為 5MHz;速率為 100 Mbit/s 時為 50MHz。目前 S32K344 板上由外部晶振提供 50MHz 時鐘源，實(shí)現(xiàn)百兆通信。

圖 3 S32K3 RMII接口線序

開發(fā)環(huán)境搭建

1. 開發(fā)工具

• Federation of Flyers
  • JL3101 車載以太網(wǎng)模塊
• NXP S32K344 開發(fā)板——Cavalry
• 調(diào)試以太網(wǎng)程序，驅(qū)動以太網(wǎng)模塊，需要接 12V 電源和 USB 串口線
• PE-Micro 調(diào)試器
  • 燒錄程序并調(diào)試，也可使用支持 S32K3 的任意調(diào)試器，如 J-link
• 100/1000BASE-T1 信號轉(zhuǎn)接器
• 千兆車載以太網(wǎng) T1 轉(zhuǎn)工業(yè)網(wǎng)口 RJ45 連接到 PC 端，需要外接 12V 電源

圖 4 開發(fā)工具連接圖

2. 軟件開發(fā)資源列表

• 3.4_b201217_win32.x86_64.exe
  • NXP S32 系列的集成開發(fā)環(huán)境 4 版本
• 4.3_D2205.zip
  • 適用于 S32DS 的 S32K3 RTD 基礎(chǔ)開發(fā)包
• 4_2.0.0_DS_updatesite_D2204.zip
  • 適用于S32DS 的 S32K3 RTD V2.0.0 標(biāo)準(zhǔn)插件包，使用 CT 配置
• zip
  • FreeRTOS 實(shí)時操作系統(tǒng)插件包，TCP/IP 堆棧依賴于 FreeRTOS
• zip
  • Lwip_S32K344 例程擴(kuò)展包，附帶 TCP/IP 堆棧

3. 例程建立

網(wǎng)上應(yīng)該有很多關(guān)于如何搭建 S32K3 開發(fā)環(huán)境的教程，沒有接觸過的小伙伴也可以參考我這篇博文“【S32K 進(jìn)階之旅】S32K3 RTD MCAL 開發(fā)環(huán)境搭建（詳細(xì)教程）”的第 2.3 和3.3 小節(jié)安裝軟件包。開發(fā)環(huán)境搭建完成之后，可以在 S32DS 的“File -> New -> S32DS Project from Example”中找到 lwip_s32k344 例程，如下圖所示

圖 5 S32DS 例程路徑

圖 6 例程界面

打開例程，進(jìn)入外設(shè)配置頁面，可以看到 RTD 模塊組件，如下圖所示，RTD 模塊的序號與上文“軟件開發(fā)資源列表”序號對應(yīng)：

圖 7 lwip_S32K344 例程的 RTD 組件

4. Notes

• 上述插件包都是基于 S32K3 RTD 2.0.0 版本，通過插件包的 Release Notes 可以查詢各版本對應(yīng)關(guān)系
• 請按照列表編號依次安裝，否則可能會找不到 lwip_s32k344 例程
• 如果安裝了多個版本的 RTD 包，為了避免版本沖突，在“C:\NXP\S32DS.3.4\eclipse\mcu_data\configuration”路徑中刪除“xml”文件
• S32K3xx 微控制器的以太網(wǎng) MAC 模塊的所有信號都來自 VDD_HV_B 電源域。由于板上 VDD_HV_B 接到 3V，所以以太網(wǎng)物理層或 MAC 接口不需要再額外做電平轉(zhuǎn)換。

到這一步 S32K3 車載以太網(wǎng)開發(fā)環(huán)境已經(jīng)搭建完成，下節(jié)開始講解軟件調(diào)試步驟，敬請關(guān)注本章更新。獲取更多資訊，或進(jìn)一步交流關(guān)于 S32K3 的技術(shù)問題，歡迎聯(lián)系世平集團(tuán)上海應(yīng)用技術(shù)處ATU 。