http://xiyong8260.blog.163.com/blog/
注：本文為原創，如有轉載，請註明出處，謝謝合作。
引言：
前一段時間在21ic上發了一個帖子，關於除錯LAN91C111 vxworks網絡卡驅動的碰到的問題的，後來除錯完了之後，一直想把這個除錯過程寫出來，供大家參考。不當之處也歡迎大家指出。

一.概述
根據專案需求，需要設計一個嵌入式資料轉發板，CPU讀取FPGA的採集到的資料，然後通過網路進行轉發，使用TCP協議，最終的轉發速率要求在12Mbps以上。另外，該設計需要滿足工業級溫度要求。操作系統使用vxworks。
以前設計的BCNG2440開發板，採用的是DM9000網絡卡晶片，DM9000網絡卡晶片是商業級的溫度範圍，因此，這次使用了SMC公司的LAN91C111晶片。與DM9000一樣，LAN91C111也是一個10M/100M自適應的網絡卡晶片，然而，功能比DM9000多，記憶體管理比DM9000複雜，程式設計涉及的東西也多。更重要的是，LAN91C111使用的人較少，網路資料也較少，開發難度因此大了許多。
電路連線上，LAN91C111使用S3C2440的nGCS4片選線，基地址為0x20000000，中斷號為EINT4，32位的資料線，不使用EEPROM，使用內部PHY。
有過除錯vxworks下DM9000、8260網絡卡驅動的經驗，也有過linux下除錯網絡卡的經驗，自覺得除錯應該會比較順利的。

除錯的基本步驟是：1）暫存器基本讀寫除錯（配合硬體除錯）2）網絡卡暫存器配置與初始化除錯3）基本的傳送除錯4）基本的接收除錯5）中斷除錯6）和作業系統結合起來除錯7）應用程式測試。

然而，好事多磨，原計劃一個月的除錯託了兩個多月才除錯完，歷經了些曲折，利用假期把他些出來，希望對大家有所幫助，尤其是對於嵌入式的初學者。

從這個除錯記錄中可以看到，嵌入式的除錯不但需要細緻細心，而且需要毅力恆心，只要堅持下去，總是能夠找到辦法的。我想做任何事情都是如此。

二.    設計程式碼
從smc公司網站上下載的vxworks驅動程式碼為x86平臺的，而我們的CPU為S3C2440需要進行程式碼移植。
程式碼修改總結如下：
1）新增修改底層的IO讀寫函式
/*xiyong add the lower layer read and write function*/
#define    sysInByte(port)     (*((volatile char *)(port)))
#define    sysInWord(port)     (*((volatile short *)(port)))
#define    sysInLong(port)     (*((volatile long *)(port)))
#define    sysOutByte(addr,value)    (*((volatile char *)(addr)) = value)
#define    sysOutWord(addr,value)    (*((volatile short *)(addr)) = value)
#define    sysOutLong(addr,value)    (*((volatile long *)(addr)) = value)

2）新增對cpu的記憶體bank設定
   /*xiyong add cpu memory bank control*/
   BWSCON=0x221a99a2;
   BANKCON4=((0<<13)+(1<<11)+(3<<8)+(0<<6)+(0<<4)+(3<<2)+0);

3）新增對CPU中斷和管腿的設定
void cpuForLAN911Init(void)
{    
     rGPFCON &= 0xfeff;  /* set pin GPF4 as EINT4 [9:8]=10*/
    rGPFCON |= 0x200;    
    /* high level triggered, [18..16]=001 high level*/
    rEXTINT0 &= 0xfff9ffff;
    rEXTINT0 |= 0x10000;
    
    rSRCPND = (rSRCPND|(1<<4));/*clear status for int4-7*/ 
    rEINTPEND =( rEINTPEND|(1<<4));/*clear status for int4*/        
    rINTPND = (rINTPND|(1<<4));/*clear status for int4-7*/  

    rEINTMASK=(rEINTMASK&(~( 1<<4) ));   /*enable eint4*/    
}

STATUS lan91c111Start
    (
    END_OBJ * pEnd    /* device ID */
    )
    {
    LAN91C111END_DEVICE      *pDrvCtrl = (LAN91C111END_DEVICE *)pEnd;

       /*xiyong add here, for interrupt*/
       cpuForLAN911Init();
       SYS_INT_ENABLE (pDrvCtrl);

4）修改幾個函式的ushort型別為ulong型別
UINT ReadPhyRegister( USHORT IOBase, UCHAR  phyaddr, UCHAR  phyreg);
VOID WritePhyRegister( USHORT IOBase, UCHAR  phyaddr, UCHAR  phyreg, ULONG  phyregdat );
LOCAL USHORT InputMDO( USHORT IOAddress );
LOCAL VOID OutputMDO( USHORT IOAddress, UCHAR lev );
LOCAL UINT DetectPHY(LAN91C111END_DEVICE *Adapter ,USHORT IOBase);

5）修改confignet.h中的load引數：
#define SMC911_LOAD_STRING  "0x20000300:0x4:0x4:0x2:0x3100"

6）修改中斷巨集定義
/*xiyong modify here*/
#define SYS_INT_ENABLE(pDrvCtrl) { intEnable(pDrvCtrl->ilevel);}
#define SYS_INT_DISABLE(pDrvCtrl) { intDisable(pDrvCtrl->ilevel);}

#define LAN91C111_DEV_NAME       "smc"  /*xiyong modify here*/

8）修改傳送中斷，遮蔽netjobadd函式
//if(pDrvCtrl->pTxReadIndex->pMblk != NULL)
//              netJobAdd ((FUNCPTR)lan91c111Send,(int)pDrvCtrl,0,0,0,0);

9）修改smc.h
定義
TX_PACKET 0x20
RX_PACKET 0x20

10）syslib.c新增對LAN91C111的記憶體對映，採用的是實地址對映
…..    
{
        (void *) 0x20000000,        /* LAN91C111  */
        (void *) 0x20000000,
        ROUND_UP (SZ_4M, PAGE_SIZE),
        VM_STATE_MASK_VALID | VM_STATE_MASK_WRITABLE | VM_STATE_MASK_CACHEABLE,
        VM_STATE_VALID    | VM_STATE_WRITABLE     | VM_STATE_CACHEABLE_NOT
    },
……
三.    除錯記錄
1.下載原始碼
老實說，我除錯了很多的驅動程式，沒有一個是自己重頭編寫的。有兩種途徑，從晶片的官方網站上下載提供的程式碼，然後根據自己的硬體修改，因此，工作量的多少就取決與自己的硬體和官方硬體的差別多大了；還有些晶片，比較新，沒有提供vxworks程式碼，但是linux是開源的，任何一款新的晶片出來，幾乎立刻就會有linux的驅動，因此，可以下載linux的程式碼，然後移植到vxworks中，這也是我慣用的方法。一直認為，linux是嵌入式之源。
從smc公司網站上下載的vxworks驅動程式碼為x86平臺的，而我們的CPU為S3C2440需要進行程式碼移植。

2、硬體和暫存器讀寫除錯
預計兩三天完成此步驟，實際用了一週多。
一般來說，每個晶片都有一個ID號，暫存器測試就是看是否能夠將此ID號讀出來，如果能夠讀出來，說明硬體的基本連線是正確的。
如果沒有讀出來，可能的原因有：1）硬體設計有問題，連線不正確2）器件有問題，買到了壞的晶片3）焊接的原因，例如虛焊，或短路4）軟體的原因，例如讀寫時序配置不正確。
所以如果ID號讀不出來，是相當麻煩的事情，因為各種原因都有可能，這也是嵌入式除錯的難點所在，需要軟硬體都非常的熟悉才行。
在設計硬體的時候，參考了網路上一些DSP和LAN91C111的電路圖，基本上都是16位的，而我們為了加快訪問速度，使用了32位的介面，沒有現成的例子，只能自己推理了，設計的時候，覺得應該沒有問題了。而當調試出了問題的時候，就開始懷疑自己的設計是否正確。
1）硬體設計
下面，我們來看看LAN91C111 datasheet手冊。
LAN91C111晶片頗為複雜，與CPU的介面，可以同步傳輸，也可以非同步傳輸，可以以8/16/32位的方式訪問，手冊上給出了三種匯流排介面例子，有兩個是是用於同步傳輸的（使用了LCLK的時鐘訊號），還有一個是16位的ISA總結介面的，我們的設計與此類似。
各個訊號的管腿接法如下：
LAN91C111      CPU S3C2440
A1             (懸空)
A2-A15     接CPU的A2-A15
解釋一下地址線的接法，為什麼這裡A1是懸空的？一般來說，地址線都是從A0開始的，我們通常來說，每個記憶體多大，都是指位元組大小，也就是8位的；如果以16位,word為單位，那麼就從A1開始算起，如果以32位為單位，就從A2算起了，因此A0和A1就不使用了，而LAN91C111是沒有A0管腿的，因此A1懸空。
D0-D31     接CPU的D0-D31
我們使用32位的，正好可以一一對應上。
這裡，有兩個問題需要說明一些。1）有些CPU，例如Motorola的PowerPC，它的CPU的地址線和資料線的順序是反的，需要反著接，也就是CPU的D0接網絡卡的D31。
2）我們現在是以雙字（32位元組）為單位進行訪問，地址線A0,A1是沒有使用的，那就存在一個問題，是否能夠只訪問32位的其中某個位元組或者某兩個位元組呢？這就需要通過位元組選擇管腿來實現，nBE0-nBE3就是完成這個任務的。
nBE0-nBE3        接CPU的WBE0-WBE3
nRD        接CPU的nOE
nWR        接CPU的new
AEN            接CPU的nGCS4
一般來說，非同步記憶體讀寫基本、最重要的幾根線就是資料線、地址線、讀寫控制線以及片選線。CPU對外圍裝置的讀寫控制時序，是學習嵌入式系統需要掌握的基本概念之一。對於實驗室新進入的同學，我通常讓他們使用FPGA/CPLD編寫一段VHDL程式碼，實現CPU對FPGA的非同步匯流排讀寫，以加深對概念的理解。
讀寫控制線還需要說明一些，有些晶片是具有單獨的讀使能和寫使能控制線，而有些晶片的讀寫控制線是一根線，例如R/W線，高電平是讀，而低電平寫；現在很多的CPU都同時具備兩種機制。
ARDY            接CPU的nWAIT
額外的補充，ARDY訊號，一般來說，CPU的速度比較快，而外圍裝置的速度比較慢，CPU的記憶體控制暫存器可以設定等待多長時間，以獲得外設的資料；如果外設資料準備的時間比較長，可以使用這個訊號，通知CPU見到這個訊號的時候才可以讀寫外設的資料。
INTR0            接CPU的EINT4
中斷訊號，需要注意的是這是高電平有效的中斷，一般來說，外設的中斷都是低電平有效的，所以軟體程式設計的時候需要額外注意。
RESET            CPU的nRESET通過反向得到
這又是不一樣的地方，通常晶片都是低電平復位，而這個晶片是高電平復位，因此，需要把CPU的復位反向一下得到？我也搞不清楚這個晶片為什麼總是這麼多的不一樣：）
不使用的幾個管腿的處理
nCYCLE、W/nR 、nRDYRTN、 LCLK            接VCC
nADS            接GND
還有幾個訊號懸空即可。
這些訊號是不使用的，參考資料手冊的建議，有些接高電平處理，有些接低電平處理。
這是一個值得注意的細節，並不是不使用的管腿不管他即可，為了防止干擾或誤觸發，特別是輸入管腿，是需要上拉活著下拉的，資料手冊一般會有建議的。
以上是基本的與CPU介面相關的訊號，還有其他的訊號。例如與乙太網變壓器的介面訊號、時鐘訊號、電源訊號等等。
對於時鐘訊號，一般都提供兩種介面，有源25M時鐘，或者無源晶體，本設計中使用了有源時鐘，從XTAL1輸入，XTAL2懸空；如果使用兩腿的無源晶體，就直接接上XTAL1和XTAL2即可。
還有就是EEPROM，網絡卡晶片一般都可以接一個93C56之類的EEPROM訊號，用於基本資訊的儲存，例如MAC地址之類。但是也可以不使用，這些基本資訊可以在初始化網絡卡的時候直接在程式中給出。嵌入式系統設計往往不使用這個晶片（可以節約成本啊），需要將ENEEP訊號接低電平，告訴LAN91C111不使用EEPROM。另外，還有幾個IOS0-IOS1也接低電平，告訴LAN91C111使用預設的地址空間。


2)軟體設計
下面再回到如何讀取網絡卡的ID號？軟體如何編寫。
LAN91C111的記憶體分為IO空間和內部RAM空間，IO空間主要是用來對暫存器訪問的，而內部SRAM空間是傳送和接收資料的暫時存放區域。IO空間可以直接訪問，而內部SRAM空間是通過位於IO空間的指標訪問的。
LAN91C111只設置了16個位元組的IO空間，每個IO空間的暫存器都是16位的，這樣，實際上只夠放8個暫存器，而實際上，LAN91C111有將近30個16位的暫存器，怎麼辦呢？通過BANK來解決，設定4個BANK，每個BANK都是16位元組，因此，訪問某個暫存器是先選擇BANK，然後再選擇偏移量。某個BANK的最高位都是BANK選擇暫存器，因此，不管如何設定，總是能夠訪問到BANK選擇暫存器。
BANK選擇暫存器為16位，而實際上只要3個bit就可以訪問8個bank了（雖然現在為4個，但是內部擴充套件了幾個，我們沒有使用），豈不是浪費了很多bit？確實是這樣，為了方便除錯，該晶片將高8位固定為0x33，因此，只要讀出BANK選擇暫存器高8位為0x33，就可以認為能夠正確讀出網絡卡暫存器了。當然，這個晶片的確是有ID暫存器的，位於BANK3的C地址。但是讀取BANK選擇暫存器更為容易，就以它來替代了。
我們已經知道，這個網絡卡使用了nGCS4作為片選，nGCS4在S3C2440的基地址為0x20000000，如何讀出ID號呢？那就要讀出IO空間的地址。IO的空間地址也是有偏移量的，可以通過EEPROM和IOS0-IOS2管腿配置，在本設計中，採用預設配置，偏移量為0x300。因此，只要以WORD的方式訪問0x2000030E空間，獲取其高8位，就應該讀出0x33的。
至少可以使用三種方式讀取BANK選擇暫存器的值。
1）    在uboot中使用md檢視記憶體的命令讀出；
2）    在ADS(AXD)環境下編寫C語言通過模擬器下載除錯執行；
3）    在vxworks tornado環境下編寫C語言下載除錯執行；我們的板子設計了兩個網絡卡，一個是DM9000，已經除錯通過了，因此，可以執行tornado來除錯，不需要模擬器了。
用C語言編寫如下：
unsignd short BANKUP;
BANKUP =((*(unsignd short *)(0x2000030E))&0xff00)>>8;
printf(“BANK SELECT UPPER is %x ”, BANKUP);

這裡有必要談到C語言。嵌入式開發，C語言是必須的，絕大部分程式碼使用C編寫，還有少量程式碼是用匯編實現，例如啟動程式碼。C語言的最大好處是對記憶體的訪問，使用指標就可以直接訪問記憶體了。
滿懷希望懷著激動的心情將程式下載執行，希望能夠看到打印出來的0x33，卻發現顯示的是0xff，沒有讀出來。前面已經說過，這表明了若干種可能的情況，是除錯中一開始最不想遇到的問題，然而，必須除錯下去。