STM32H7以太网的MMC中断

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cathy 发布于：周三, 12/15/2021 - 10:39 ，关键词：

前言

STM32H7 以太网的 MMC（MAC management counter）中断是个有点特别的中断。特殊之处在于它是默认使能。如果我们在代码里不针对 MMC 进行相关处理，就会造成一些异常现象。我们先来看一个真实的客户案例。

客户案例

客户使用 STM32H750 作为主控，与其他设备之间进行以太网通讯。客户在压力测试中发现：

  • 设备从第一次通讯开始，累计 7 到 8 天，就会发现 STM32H750 不再响应用户的请求。

  • 客户通过使用 IDE 和添加辅助代码可以发现，STM32H750 会不停地进入以太网中断，导致所使用的操作系统无法进行有效的系统调度。

  • 问题发生后，客户无论拔下网线或者再次连上网线，STM32H750 依然会不停的进入以太网中断。

  • 客户尝试使用 IDE 查看所有以太网寄存器，会发现有时侯能够让系统恢复正常。

分析

系统不停的进入以太网中断，说明某个中断在被某种条件下被不停的触发，或者中断触发后没有被处理。进一步，当系统出现异常状况后，拔掉网线，中断依然不断的进入，说明该异常并不需要外界不停的输入，也就说明可能是中断没有被处理所导致。所以，客户首先想到的是补全所有使能的以太网中断的清除代码。然而，客户再次测试，却发现累计 7 到 8 天，问题再次发生。在这种情况下，为了深刻了解该状况的原因，我们建议客户，抓取异常时的寄存器现场，然后和正常状态时的寄存器进行对比。我们在设备未发生异常前，抓取了以太网的三组寄存器 DMA、MTL 和 MAC。同时，我们在发生异常后，在同一设备再次进行这三组寄存器的抓取。然后，我们使用文本比较工具，对两次的寄存器进行比较。我们很快就可以发现，MAC 寄存器存在值得关注的差异。MAC 寄存器对比如下：

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▲图 1 MAC 寄存器对比

我们可以看到在系统异常情况下下，MMCRXIS 和 MMCIS 被置位了。

我 们 从 参 考 手 册 RM0433 (STM32H742, STM32H743/753 and STM32H750 Value line advanced Arm®-based 32-bit MCUs)（直接搜索关键子 MMCRXIS）中可以看到MMCRXIS 和MMCIS 表示系统收到了MMC 接收中断。

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▲图 2 MMCRXIS 与 MMCIS 置位的含义

在两次三组寄存器的比较中，我们看到系统生成了 MMC 接收中断（MMC_RX_INTERRUPT 中RXUCGPIS）。这个符合前文的MMCRXIS 和MMCIS 的状态。

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▲图 3 MMC_RX_INTERRUPT 的比较

从参考手册 RM0433 中我们可以看到，只要MMC 选项使能，该中断标志就为有效。但是我们并没有使能MMC 选项，甚至我们都没有使能 MMC 中断，为什么还是有中断产生呢？

MMC 中断的特点

MMC 选项其实是默认使能。我们可以从参考手册 RM0433 中看到这一点。

“▲图
▲图 4 MAC management counters

在 MMC 默认使能的情况下，什么情况下会产生中断呢？

让我们在 RM0433 里搜索下两次寄存器比较发现的 RXUCGPIS 寄存器:

“▲图
▲图 5 RXUCGPIS

我们可以看到MMC 接收中断会在统计值最大的一半或者最大值时会产生。这也和MMC RX interrupt register 开始的说明描述一致。

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▲图 6 MMC Receive Interrupt 的条件

综合这两点，我们可以认为，在长时间以太网收发包之后，MMC 中断几乎一定会发生。这符合客户案例的场景，例如，重现这个问题需要 7 到 8 天。当然从这里我们也可以推断出，我们如果加快测试数据包收发的发送，MMC 中断会发生更早。那么，如何避免在产品应用中这种问题发生呢?

解决方案

1.1.使用MMC 中断

MMC 中断是个有用的功能。如果我们要使用的话，可以参考 MMC Rx interrupt register(ETH_MMC_RX_INTERRUPT)和 MMC Tx interrupt register (ETH_MMC_TX_INTERRUPT)的描述。我们需要对MMC 进行一个读的操作。

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▲图 7 MMC Receive Interrupt 清除的方法

以及

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▲图 8 MMC Transmit Interrupt register 清除的方法

这也解释了，客户为什么发现，通过调试器一个一个去读取以太网寄存器，会在某个操作时让异常状态恢复到正常。

1.2. 关闭 MMC 中断

在很多情况下，MMC 中断对实际产品没有意义。例如，在这个案例中，我们可以选择关闭 MMC中断。这就需要用到 MMC 中断的 mask 寄存器：

  • MMC Rx interrupt mask register (ETH_MMC_RX_INTERRUPT_MASK)

  • MMC Tx interrupt mask register (ETH_MMC_TX_INTERRUPT_MASK)

我们可以添加以下代码到我们的应用代码里

ETH->MMCRIMR = ETH_MMCRIMR_RXLPITRCIM | ETH_MMCRIMR_RXLPIUSCIM | 
ETH_MMCRIMR_RXUCGPIM | ETH_MMCRIMR_RXALGNERPIM | ETH_MMCRIMR_RXCRCERPIM;
ETH->MMCTIMR = ETH_MMCTIMR_TXLPITRCIM | ETH_MMCTIMR_TXLPIUSCIM | 
ETH_MMCTIMR_TXGPKTIM | ETH_MMCTIMR_TXMCOLGPIM | ETH_MMCTIMR_TXSCOLGPIM;

客户反馈找不到 ETH 的定义。其实在 STM32H7 的例程里，我们可以很容易发现 ETH 定义在STM32Cube\Repository\STM32Cube_FW_H7_V1.8.0\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32H7xx\Include\stm32h750xx.h：

#define ETH ((ETH_TypeDef *)ETH_BASE)

也就是说，如果你的工程时源自 STM32Cube 例程，你应该能够加入以上代码并且能够成功运行。

在加入上述代码或者类似操作后，客户反馈，再次进行超过 7 天以上的压力测试，系统运行正常。

总结

STM32H7 的 MMC 中断需要加以注意，如果不使用 MMC，需要确保它已经关闭；否则在经过长时间网络收发后，系统会产生并不是用户期望的中断，导致系统假死。另外，我们也看到了调试STM32 以太网的常规方式，也就是借助工具而不需要写代码就可以进行寄存器的比较。这种方法值得使用 STM32 以太网的用户进行调试时参考。

来源：STM32
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