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颜立歆

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[问答]

移植网络PHY芯片驱动，如何融入 rt-thread 的网络体系，并添加新的以太网类型的报文？

我需要移植一个 PHY 芯片（IS32CG5317，通过 SPI 与单板通信），当单板与 PHY 芯片的 SPI 通信驱动移植完后：

我如何将 PHY 芯片融入 rt-thread 的网络体系（该 PHY 芯片最底层收发以太网报文，有可能组成 VLAN 网络）；
我要实现一个新的以太网类型报文（HPGP报文，以太网报文类型为 0x88E1），要求能在应用层收发该以太网类型报文，并且和多线程下的 TCP 和 UDP 报文不冲突（对于同一个网络接口，可能会同时收发 TCP、UDP 和 HPGP报文）。

回帖（1）

李斌

2025-9-25 18:17:34

要将 IS32CG5317 PHY 芯片驱动融入 RT-Thread 网络体系并支持自定义 HPGP 报文（0x88E1），需完成以下关键步骤：

1. 集成 PHY 驱动到网络框架

(1) 实现网络设备驱动

创建 struct netdev 的子类，实现底层操作：

#include 



static const struct rt_eth_phy_ops phy_ops = {

    .init = phy_init,

    .read = phy_reg_read,

    .write = phy_reg_write,

};



static rt_err_t eth_tx(rt_device_t dev, struct pbuf* p) {

    // 将 pbuf 数据通过 SPI 发送到 PHY

    spi_send(p->payload, p->len);

    return RT_EOK;

}



static struct pbuf* eth_rx(rt_device_t dev) {

    // 从 SPI 读取以太网帧并返回 pbuf

    struct pbuf* p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, FRAME_SIZE, PBUF_POOL);

    spi_receive(p->payload, &p->len);

    return p;

}



static const struct rt_eth_dev_ops eth_ops = {

    .eth_tx = eth_tx,

    .eth_rx = eth_rx,

};



int phy_driver_register(void) {

    struct eth_device* eth_dev = rt_malloc(sizeof(struct eth_device));

    eth_dev->phy_ops = &phy_ops;

    eth_dev->parent.ops = ð_ops;

    rt_eth_device_init(eth_dev, "spi0");

    return 0;

}

INIT_DEVICE_EXPORT(phy_driver_register);

(2) 配置 lwIP 底层接口

修改 ethernetif.c 中的底层收发函数：

err_t ethernetif_input(struct netif *netif) {

    struct pbuf *p;

    while ((p = eth_rx(netif)) != NULL) {

        if (p->len > 0) {

            // 识别 VLAN 标签（可选）

            struct eth_hdr* ethhdr = (struct eth_hdr*)p->payload;

            if (ethhdr->type == PP_HTONS(ETHTYPE_VLAN)) {

                // 处理 VLAN 标签

                struct eth_vlan_hdr* vlan = (struct eth_vlan_hdr*)(ethhdr + 1);

                ethhdr->type = vlan->tpid;

            }

            // 传递到上层

            netif->input(p, netif);

        }

    }

    return ERR_OK;

}

2. 支持 HPGP 自定义报文

(1) 扩展 lwIP 协议类型

在 lwipopts.h 中启用原始链路层访问：

#define LWIP_RAW 1                   // 启用 RAW API

#define ETH_PAD_SIZE 0               // 禁用填充

注册自定义协议处理回调：

// 定义 HPGP 类型 (0x88E1)

#define ETHTYPE_HPGP 0x88E1



static struct raw_pcb *hpgp_pcb = NULL;



void hpgp_input(struct raw_pcb *pcb, struct pbuf *p, struct netif *inp) {

    // 应用层处理 HPGP 报文

    rt_kprintf("Received HPGP frame, len: %dn", p->tot_len);

    pbuf_free(p);

}



void hpgp_init(void) {

    hpgp_pcb = raw_new(PP_NTOHS(ETHTYPE_HPGP)); // 绑定到 0x88E1

    if (hpgp_pcb) {

        raw_recv(hpgp_pcb, hpgp_input, NULL);

    }

}

INIT_COMPONENT_EXPORT(hpgp_init);

(2) 应用层收发 HPGP 报文

发送 HPGP 报文：

void send_hpgp_frame(void) {

    struct pbuf* p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, HPGP_SIZE, PBUF_RAM);

    struct eth_hdr* ethhdr = (struct eth_hdr*)p->payload;



    // 填充目标 MAC、源 MAC 和 HPGP 类型

    memcpy(ethhdr->dest, dest_mac, 6);

    memcpy(ethhdr->src, src_mac, 6);

    ethhdr->type = PP_HTONS(ETHTYPE_HPGP);



    // 填充 HPGP 数据

    memcpy((char*)ethhdr + sizeof(struct eth_hdr), hpgp_data, data_len);



    // 通过网卡发送

    netif->linkoutput(netif, p);

    pbuf_free(p);

}

接收 HPGP 报文（通过 RAW Socket）：

int hpgp_sock = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETHTYPE_HPGP));

struct sockaddr_ll sll;

memset(&sll, 0, sizeof(sll));

sll.sll_ifindex = netif_get_index(netif); // 绑定到网卡



bind(hpgp_sock, (struct sockaddr*)&sll, sizeof(sll));



// 接收线程

void hpgp_recv_thread(void) {

    while(1) {

        char buf[1500];

        recv(hpgp_sock, buf, sizeof(buf), 0);

        // 处理 HPGP 数据...

    }

}

3. 确保多协议共存

流量隔离：
- TCP/UDP 使用标准 Sockets API（AF_INET + SOCK_STREAM/SOCK_DGRAM）
- HPGP 使用原始链路层 Socket（PF_PACKET + SOCK_RAW）

线程安全：
- lwIP 内部通过互斥锁（sys_mutex）保护协议栈资源
- 应用层使用 RT-Thread 的线程同步机制（如信号量）

VLAN 支持：

在 PHY 驱动中解析 VLAN 标签（802.1Q）

修改 struct eth_hdr 包含 VLAN 字段：

struct eth_vlan_hdr {

u16_t tpid;    // 0x8100

u16_t tci;     // Priority + VLAN ID

u16_t proto;   // 上层协议 (HPGP/TCP/UDP)

};

关键配置总结

驱动层：
- 实现 phy_ops 和 eth_ops 完成 SPI-PHY 通信
- 在接收路径处理 VLAN 标签（如需要）

协议栈：

// lwipopts.h

#define LWIP_RAW 1        // 启用 RAW Socket

#define LWIP_NETIF_LOOPBACK 1

应用层：
- HPGP 使用 PF_PACKET + SOCK_RAW 收发
- TCP/UDP 使用标准 BSD Socket

通过以上步骤，您的 PHY 驱动将无缝集成到 RT-Thread 网络栈，同时支持 TCP/UDP 和自定义 HPGP 报文的多协议并行处理。

要将 IS32CG5317 PHY 芯片驱动融入 RT-Thread 网络体系并支持自定义 HPGP 报文（0x88E1），需完成以下关键步骤：

1. 集成 PHY 驱动到网络框架

(1) 实现网络设备驱动

创建 struct netdev 的子类，实现底层操作：

#include 



static const struct rt_eth_phy_ops phy_ops = {

    .init = phy_init,

    .read = phy_reg_read,

    .write = phy_reg_write,

};



static rt_err_t eth_tx(rt_device_t dev, struct pbuf* p) {

    // 将 pbuf 数据通过 SPI 发送到 PHY

    spi_send(p->payload, p->len);

    return RT_EOK;

}



static struct pbuf* eth_rx(rt_device_t dev) {

    // 从 SPI 读取以太网帧并返回 pbuf

    struct pbuf* p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, FRAME_SIZE, PBUF_POOL);

    spi_receive(p->payload, &p->len);

    return p;

}



static const struct rt_eth_dev_ops eth_ops = {

    .eth_tx = eth_tx,

    .eth_rx = eth_rx,

};



int phy_driver_register(void) {

    struct eth_device* eth_dev = rt_malloc(sizeof(struct eth_device));

    eth_dev->phy_ops = &phy_ops;

    eth_dev->parent.ops = ð_ops;

    rt_eth_device_init(eth_dev, "spi0");

    return 0;

}

INIT_DEVICE_EXPORT(phy_driver_register);

(2) 配置 lwIP 底层接口

修改 ethernetif.c 中的底层收发函数：

err_t ethernetif_input(struct netif *netif) {

    struct pbuf *p;

    while ((p = eth_rx(netif)) != NULL) {

        if (p->len > 0) {

            // 识别 VLAN 标签（可选）

            struct eth_hdr* ethhdr = (struct eth_hdr*)p->payload;

            if (ethhdr->type == PP_HTONS(ETHTYPE_VLAN)) {

                // 处理 VLAN 标签

                struct eth_vlan_hdr* vlan = (struct eth_vlan_hdr*)(ethhdr + 1);

                ethhdr->type = vlan->tpid;

            }

            // 传递到上层

            netif->input(p, netif);

        }

    }

    return ERR_OK;

}

2. 支持 HPGP 自定义报文

(1) 扩展 lwIP 协议类型

在 lwipopts.h 中启用原始链路层访问：

#define LWIP_RAW 1                   // 启用 RAW API

#define ETH_PAD_SIZE 0               // 禁用填充

注册自定义协议处理回调：

// 定义 HPGP 类型 (0x88E1)

#define ETHTYPE_HPGP 0x88E1



static struct raw_pcb *hpgp_pcb = NULL;



void hpgp_input(struct raw_pcb *pcb, struct pbuf *p, struct netif *inp) {

    // 应用层处理 HPGP 报文

    rt_kprintf("Received HPGP frame, len: %dn", p->tot_len);

    pbuf_free(p);

}



void hpgp_init(void) {

    hpgp_pcb = raw_new(PP_NTOHS(ETHTYPE_HPGP)); // 绑定到 0x88E1

    if (hpgp_pcb) {

        raw_recv(hpgp_pcb, hpgp_input, NULL);

    }

}

INIT_COMPONENT_EXPORT(hpgp_init);

(2) 应用层收发 HPGP 报文

发送 HPGP 报文：

void send_hpgp_frame(void) {

    struct pbuf* p = pbuf_alloc(PBUF_RAW, HPGP_SIZE, PBUF_RAM);

    struct eth_hdr* ethhdr = (struct eth_hdr*)p->payload;



    // 填充目标 MAC、源 MAC 和 HPGP 类型

    memcpy(ethhdr->dest, dest_mac, 6);

    memcpy(ethhdr->src, src_mac, 6);

    ethhdr->type = PP_HTONS(ETHTYPE_HPGP);



    // 填充 HPGP 数据

    memcpy((char*)ethhdr + sizeof(struct eth_hdr), hpgp_data, data_len);



    // 通过网卡发送

    netif->linkoutput(netif, p);

    pbuf_free(p);

}

接收 HPGP 报文（通过 RAW Socket）：

int hpgp_sock = socket(PF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETHTYPE_HPGP));

struct sockaddr_ll sll;

memset(&sll, 0, sizeof(sll));

sll.sll_ifindex = netif_get_index(netif); // 绑定到网卡



bind(hpgp_sock, (struct sockaddr*)&sll, sizeof(sll));



// 接收线程

void hpgp_recv_thread(void) {

    while(1) {

        char buf[1500];

        recv(hpgp_sock, buf, sizeof(buf), 0);

        // 处理 HPGP 数据...

    }

}

3. 确保多协议共存

流量隔离：
- TCP/UDP 使用标准 Sockets API（AF_INET + SOCK_STREAM/SOCK_DGRAM）
- HPGP 使用原始链路层 Socket（PF_PACKET + SOCK_RAW）

线程安全：
- lwIP 内部通过互斥锁（sys_mutex）保护协议栈资源
- 应用层使用 RT-Thread 的线程同步机制（如信号量）

VLAN 支持：

在 PHY 驱动中解析 VLAN 标签（802.1Q）

修改 struct eth_hdr 包含 VLAN 字段：

struct eth_vlan_hdr {

u16_t tpid;    // 0x8100

u16_t tci;     // Priority + VLAN ID

u16_t proto;   // 上层协议 (HPGP/TCP/UDP)

};

关键配置总结

驱动层：
- 实现 phy_ops 和 eth_ops 完成 SPI-PHY 通信
- 在接收路径处理 VLAN 标签（如需要）

协议栈：

// lwipopts.h

#define LWIP_RAW 1        // 启用 RAW Socket

#define LWIP_NETIF_LOOPBACK 1

应用层：
- HPGP 使用 PF_PACKET + SOCK_RAW 收发
- TCP/UDP 使用标准 BSD Socket

通过以上步骤，您的 PHY 驱动将无缝集成到 RT-Thread 网络栈，同时支持 TCP/UDP 和自定义 HPGP 报文的多协议并行处理。

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移植网络PHY芯片驱动，如何融入 rt-thread 的网络体系，并添加新的以太网类型的报文？

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1. 集成 PHY 驱动到网络框架

(1) 实现网络设备驱动

(2) 配置 lwIP 底层接口

2. 支持 HPGP 自定义报文

(1) 扩展 lwIP 协议类型

(2) 应用层收发 HPGP 报文

3. 确保多协议共存

关键配置总结

1. 集成 PHY 驱动到网络框架

(1) 实现网络设备驱动

(2) 配置 lwIP 底层接口

2. 支持 HPGP 自定义报文

(1) 扩展 lwIP 协议类型

(2) 应用层收发 HPGP 报文

3. 确保多协议共存

关键配置总结

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