ST意法半导体
直播中

听风说梦

10年用户 965经验值
擅长:可编程逻辑 嵌入式技术 EMC/EMI设计
私信 关注
[问答]

STM32MP257中CM33内核能否访问以太网口Ethernet? 能否有现成的例程Samples借鉴?

STM32MP257中CM33内核能否访问以太网口Ethernet? 能否有现成的例程Samples借鉴?

回帖(1)

话多显蠢

2025-6-16 17:44:10

在 STM32MP257 这款双核异构处理器中(Cortex-A7 + Cortex-M33),Cortex-M33 核本身不能直接访问或控制以太网 (Ethernet) 外设。原因如下:




  1. 外设归属与系统架构:



    • STM32MP257 采用了 TrustZone 架构,其外设的访问权限和归属是非常关键的。

    • 以太网控制器 (ETH) 通常被视为 高带宽、系统级的外设

    • 在 STM32MP257 的标准配置和 ST 提供的软件框架(如 STM32MPU Embedded Software distribution)中,以太网控制器默认归属于并完全由 Cortex-A7 内核上运行的 Linux 操作系统管理和控制




  2. 硬件互连:



    • ETH 控制器通过高速总线(如 AXI)连接到主系统互联。虽然 M33 核理论上可以通过其总线接口(如 AHB)尝试访问系统总线,但能否真正访问到 ETH 寄存器,并且访问是否安全、高效是另一个问题。

    • 关键的硬件限制在于资源分配 (Resource Partitioning): 通过 RCC 的 MCU 子域分配寄存器 (RCC_MP_*) 或硬件隔离机制,ETH 外设的时钟、复位和访问权限默认是分配给 Cortex-A7 域的,而不是分配给 Cortex-M33 的 MCU 域。这意味着 M33 核心缺乏控制 ETH 的基础硬件访问权限。




  3. 软件框架限制:



    • 在 ST 提供的参考软件架构中,通信外设如 ETH、USB、SDMMC 等通常都是在 Linux 端驱动的。

    • 即使绕过了硬件限制(理论上可能通过修改非常底层的配置),没有 Linux 内核驱动在 M33 上运行,M33 也没有现成的 IP 栈(如 LwIP)驱动来管理 ETH。




总结:M33 无法直接访问以太网口。




那么,M33 如何与网络通信? 有以下几种标准、可行且推荐的方法:




  1. 通过 A7 <-> M33 IPC (OpenAMP / RPMsg): 这是 最主要、最推荐、最标准 的方式。



    • 原理: 在 Cortex-A7 上运行的 Linux 拥有完整的 TCP/IP 协议栈(以及 Ethernet 驱动)。在 Cortex-M33 上运行你的实时应用。

    • 通信: 使用 OpenAMP 框架(及其核心组件 RPMsg)在 A7 和 M33 之间建立高速的进程间通信 (IPC) 通道(通常基于共享内存和邮箱中断)。

    • 数据传输:

      • M33 将其需要通过网络发送的数据(或控制命令)打包,通过 RPMsg 通道发送给 A7 上的一个用户空间守护进程(例如 rpmsg_char 或自定义应用)。

      • A7 端的守护进程接收到数据后,再通过 Linux 的标准网络栈(Sockets API)将数据发送到以太网。

      • 从以太网接收的数据包,由 A7 端的守护进程接收后,同样通过 RPMsg 通道转发给 M33。


    • 优点: 符合系统架构设计,安全性高(Linux 处理网络隔离、防火墙等),性能足够满足绝大多数 M33 实时应用的需求,使用标准组件,易于实现和维护。

    • 缺点: 需要 Linux 应用端的配合(编写守护进程),有一定延迟(但通常很低)。




  2. Linux 提供网络代理服务 (例如 Socket API over IPC):



    • M33 通过一个轻量级的 RPC 库或自定义协议,请求 Linux 端的服务(如一个 TCP/UDP socket 代理服务)来发送或接收网络数据。本质上是 IPC 方式的另一种封装,核心还是 RPMsg。




  3. 极端方案:MCU 域独占模式 (需重大架构调整,不推荐):



    • 在启动流程(如 FSBL/U-Boot)中强行配置硬件,将 ETH 的所有资源(时钟、复位、电源、引脚复用)从 Cortex-A7 域夺回,分配给 Cortex-M33 域。这意味着 Linux 将完全失去对 ETH 的控制。

    • 在 M33 上运行自己的 Ethernet 驱动和网络栈 (如 LwIP)。

    • 缺点: 极其复杂,需要深度修改启动流程、重写资源分配表(设备树或纯寄存器操作),破坏了 ST 的标准软件框架和安全模型(TrustZone)。除非有极其特殊的需求(例如 Linux 仅用于启动 M33 或完全不运行 Linux),否则强烈不推荐。性能和稳定性也可能不如 Linux 驱动。失去了 Linux 强大的网络协议栈和管理能力。






关于现成的例程 (Samples):




  1. OpenAMP / RPMsg 例程: 有! STM32MPU Embedded Software distribution (基于 Yocto 或 Buildroot) 提供了大量的 OpenAMP/RPMsg 示例,这正是 M33 与 A7 通信的关键机制。



    • 路径: 在 STM32MP257F-DK 开发板对应的软件包中查找:/usr/local/示例(或类似目录)/OpenAMP//usr/local/示例(或类似目录)/RPMsg/

    • 包含内容: 典型的例子包含 openamp_examples,里面可能有 echo_test(简单的双向数据回环测试)或 matrix_multiply(计算任务负载分配)。虽然这些例子不是直接发送网络数据,但它们完美地演示了如何在 M33 应用和 Linux 用户空间程序之间通过 RPMsg 通道高效地传递任意数据(包括你的网络载荷)。你需要做的是:

      • 基于 M33_OpenAMP_RPC_Example 或类似项目修改 M33 端的固件,将你的数据(或数据请求)通过 RPMsg 发送。

      • 基于 Linux_User_Space_RPMsg_App_Example 或类似项目修改 Linux 用户空间程序,这个程序使用标准的 BSD socket API (socket(), bind(), connect(), send(), recv()) 与网络交互,同时通过 /dev/rpmsgX 字符设备与 RPMsg 总线交互,接收来自 M33 的数据发送到网络,以及将从网络收到的数据转发给 M33。


    • 最佳起点: ST 官方 Wiki 和 GitHub 提供了详细的指南和示例代码:

      • STM32 Wiki: 搜索 “STM32MP257 OpenAMP” 或 “STM32MP257 RPMsg”。

      • GitHub: 搜索 STMicroelectronics/STM32MPU_Embedeed_software 仓库中的 OpenAMP/RPMsg 相关工程。





  2. Linux Socket 代理例程: 标准 Linux socket 编程例子非常多(Beej's Guide, 网络教程)。你需要将其与 RPMsg 字符设备读写结合起来。上面的 RPMsg Linux 用户空间示例通常已经包含了接收和发送 RPMsg 消息的部分,你只需要在其中加入 socket 操作即可。




  3. M33 直接驱动 ETH 的例程:没有(官方标准包)。 如前所述,这不是推荐或标准方式。如果你必须尝试走这条路,需要:



    • 参考 STM32H7 或其它单 Cortex-M MCU 上的 ETH + LwIP 例程(但需要重大修改以适应 MP257 的硬件差异和资源隔离配置)。

    • 仔细研究 STM32MP257 Reference Manual 中的 RCCETZPC (TrustZone Protection Controller) 章节,了解如何将 ETH 外设、其引脚、时钟等资源分配到 MCU 域(这非常复杂且有风险)。

    • 自己从头开始或基于 LwIP 的驱动框架编写 ETH 驱动程序。这是一个非常底层和艰巨的任务。




强烈建议采用第 1 种方式(OpenAMP/RPMsg + Linux Network Stack)。 这是 ST 设计此架构的预期方式,有官方支持,利用了 Linux 强大的网络能力,且可维护性好。ST 提供的 OpenAMP/RPMsg 示例就是你实现 M33 网络通信功能的最佳基础和借鉴对象。

举报

更多回帖

发帖
×
20
完善资料,
赚取积分