新ヒカリモノズ: ZynqボードのイーサネットPHYをKSZ9031からKSZ9131へ置き換え

昨今の半導体不足とディスコン対策として、自作ロボット制御用Zynq7020ボードのイーサネットPHYとして使っているKSZ9031が後継のKSZ9131に置き換えられてしまった。

9031と9131はほぼピンコンパチ(14pinをNCにすればよいだけ)なため置き換えを検討している人も多いのではないかと思う。

ハード的な変更は14pinをNCにするだけでよく、仕様の違いはMode Strapping Pinsの対応モードが異なるため多少の見直し・確認が必要だった。また9131は1000BT Half Duplex(1G半二重)には未対応であることに留意した。

ソフト的にはKSZ9131に対応したLinuxカーネルにする必要があった。

現状のLinuxカーネルバージョンは4.9(https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/tree/xlnx_rebase_v4.9)であり、PHYを置き換え後起動してみたらそのままでいけそうな雰囲気だった。しかし、ethデバイスとは認識されるものの通信ができない。

カーネル作成のコンフィグには検索してもKSZ9131の項目は見つからない。(コンフィグ画面で/を押すと検索できるのを今更知った。しっかり/ for Search.と書いてあるのに)

またドライバのソース(linux-xlnx/drivers/net/phy/micrel.c)を検索したところ9031の記述はあるものの9131に関しての記述はない。microchip.cにもない。

バージョン5以降のmicrel.cは9131に対応しているっぽそうだったので、micrel.cだけ新しいものに変えてビルドするもエラーで通らず。(皆考えることは同じで、同じ轍を踏んでいるようだ)

仕方がないのでカーネルのバージョンを上げることにした。

githubに上がっているXilinx/linux-xlnxのカーネルは現在5.15まで対応しているようだったが今回はなんとなく5.10(https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/tree/xlnx_rebase_v5.10)を選択。

4.9から微妙にコンフィグ項目が変わっていたりするが、それっぽいものを選んでビルド。

特にトラブルなくカーネルのバージョンを5.10に上げることができた。

起動時もMIcrochip KSZ9131 Gigabit PHYとして認識されたことを確認。

これで行けるかと思いきやリンクアップするのに通信できない。

リンクアップ時に「eth0: unable to generate target frequency: 125000000 Hz」と表示されている。PHYに与える125MHzクロックがミスっている？水晶が故障している？など疑ったが水晶の波形や配線を見ても問題なさそうだった。

何気なくドライバのソースmicrel.cを見ているとデバイスツリーにスキューに関して記述する際の指定方法が9031ではxxx-skew-psだったのに、9131ではxxx-skew-psecに変わっていることに気が付いた。

早速デバイスツリーを書き換えると見事に通信も問題なく動作した。xxx-skew-psecの値を変えるとイーサの通信がもっさりしたり(変えすぎると通信できない)するのでスキュー設定は効いているようだった。

スキューの設定値はこのドキュメントを参照した。(https://www.kernel.org/doc/Documentation/devicetree/bindings/net/micrel-ksz90x1.txt)たしかカーネルソースにもどこかにこのドキュメントが入っていた気がする。

デバイスツリーにはxxx-skew-ps、xxx-skew-psecどちらの記述も記載しておくことでKSZ9031、KSZ9131両方に対応できることもわかった。

スキューを設定する必要がない場合はカーネルバージョンを上げるだけで通信も問題なく可能らしい。

KSZシリーズのPHYメーカーのmicrelはmicrochipに買収されたため、企業としてのmicrelは消えmicrochipに吸収となった。しかしKSZシリーズのカーネルコンフィグやデバイスドライバのソースは引き続きmicrelとして別に存在する。

KSZのデバイスドライバの追加の際はmicrochipではなくmicrelをチェックすること。

2022年5月24日火曜日