RZ T2H PCIe裸机程序开发和Linux下的配置介绍

瑞萨电子最新推出RZ/T2H工业专用MPU，单芯片提供强大应用处理性能，多协议工业网络及高达9轴高精度实时控制，支持Linux，RTOS及baremetal操作。除了强大CPU性能和9轴控制外设外，还提供2个PCIe Gen3通道等高速外设。本文主要介绍PCIe外设的功能、裸机下EP模式的程序开发、以及在Linux下，如何编译网卡的流程。

RZ/T2H产品简介

框图

特性

CPU：Arm Quad Cortex-A55，最高工作频率1200MHz

CPU：Arm Dual Cortex-R52，最高工作频率1000MHz

内存：每个R52内核拥有576KB紧耦合内存（带 ECC），内置2MB RAM（带ECC）

LPDDR4 SDRAM内存接口

三角函数加速器

3端口千兆以太网交换机搭载TSN和3个以太网 GMAC

工业以太网：EtherCAT、PROFINET RT/IRT、EtherNet/IP等。

编码器接口：16ch（支持A-format、EnDat、BiSS、HIPERFACE DSL、FA-CODER）

多达9轴的电机控制

Octa/Quad SPI支持

ADC：12位4ch x 2个单元+6ch x 1个单元

ΔΣ I/F: 30ch

封装：729引脚FCBGA

电压：0.8V内核；1.1V DDR；1.8V PLL、OSC、USB I/O；3.3V GPIO、xSPI、RMII、MII

PCIe外设介绍及开发

1. PCIe外设的功能

RZ T2H的PCIe支持PCIe 3.0接口。如下图所示，在RZ/T2H的开发板中，预留了PCIe X4和X1接口

其中有两条lane，通过拨码盘的设置，可以让T2H扮演RC，也可以扮演EP，也可以同时扮演RC和EP模式：

用户可以根据使用场景，通过拨码盘来配置EP和RC。

2. 作为EP的实际用例和代码实现

某A客户将RZ T2H作为EP，接入Windows。由于RZ T2H有强大的性能，例如4个A55的核和2个R52的核，有3个GMAC等强大的外设功能。所以客户将主控制程序放在Windows端，通过PCIe与RZ T2H通信，RZ T2H作为EtherCAT主站来组建工业网络。

客户的主要业务逻辑在Windows工控机端，希望通过PCIe设备快速的组建工业以太网络，并希望RZ T2H不跑任何操作系统。根据RZ T2H的用户数据手册，我们根据以下流程编写了无操作系统的PCIe EP程序。再加上瑞萨强大的FSP配置软件，用户可以快速的实现自己的业务逻辑。

以下是RZ T2H的EP初始化流程。

    1）设置EP模式和Channel

因为T2H有两个channel，每个channel可以单独配置成EP或RC，所以根据用户手册可以去配置PCIE_MODE。

而对于linkmode，T2H有2lanes X 1channel或1lane X 2 channels的选项。对于multi-link，选择1 lane X 2channels。Channel 0/1是相互独立的。

    2）发出reset（ARESETn）

    3）释放模块停止状态

    4）释放从停止功能

    5）释放reset（RST_LOAD_B，RST_CFG_B）

    6）设置PHY的参数，这里用固定值

    7）设置硬件寄存器组

硬件寄存器组包括PCIe的Device ID，Vendor ID，Revision ID，Class Code等。相当于配置PCIe Type 0的64字节header。

    8）允许ASPM L1的状态转换

    9）中断设置。以下均为常规中断设置，直接引用即可。

    10）释放reset（RST_PS_B，RST_GP_B，RST_B，RST_OUT_B），等500us，再释放RST_RSM_B。

对于EP的初始化流程，在以下链接中有更详细的介绍。

当以上流程完成后，再根据AXI总线配置AWBase，ADest，将PCIe的BAR基地址映射到SRAM地址。

瑞萨电子同时也基于Windows Drive Framework，开发出了T2H的Windows端驱动。当该烧录了如上固件的T2H插入PC，并装入Windows驱动后，会看到：

除了基于WDF的驱动程序外，瑞萨电子还在Windows的驱动层作了效率分析。由于Windows是非实时操作系统，对于应用层调用驱动层的读取/写入函数，延时不可预测。所以在Windows的驱动层做了数据的收发测试，可以达到PCIe3.0的效率。

下图是T2H与台式机的PCIe X1接口的连接：

同时，瑞萨还提供了T2H作为RC的裸机代码。下图是一台T2H作为RC，另一台T2H作为EP的连接和通信（注意PCIe连接线的RX与TX需要交换方向）。

3. 在Linux下使用BCM5751 PCIe网卡的流程

本文以此PCIe网卡为例，实现T2H在Linux下使能该网卡。

T2H采用YOCTO构建嵌入式Linux系统，对于BCM5751，需要将Tigon3模块编译进image。

   1）通过menuconfig来built in Broadcom Tigon3 support。

其具体路径是：

Linux Kernel Configuration

└─>Device Drivers

└─>Network device support

└─>Ethernet driver support

└─>Broadcom Tigon3 HWMON support

注意：通过MACHINE=rzt2h-dev bitbake virtual/kernel -c menuconfig打开menuconfig

   2）编译完BSP并烧录镜像文件后，插入PCIe网卡并重启T2H开发板

可以看到，该PCIe设备已经生成了网络设备。并且外设PC已可以与enp1s0进行ping了。