treewide: remove redundant IS_ERR() before error code check
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / networking / device_drivers / stmicro / stmmac.rst
blobc34bab3d2df0337de334cb62131fb233bf5f2867
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
3 ==============================================================
4 Linux Driver for the Synopsys(R) Ethernet Controllers "stmmac"
5 ==============================================================
7 Authors: Giuseppe Cavallaro <peppe.cavallaro@st.com>,
8 Alexandre Torgue <alexandre.torgue@st.com>, Jose Abreu <joabreu@synopsys.com>
10 Contents
11 ========
13 - In This Release
14 - Feature List
15 - Kernel Configuration
16 - Command Line Parameters
17 - Driver Information and Notes
18 - Debug Information
19 - Support
21 In This Release
22 ===============
24 This file describes the stmmac Linux Driver for all the Synopsys(R) Ethernet
25 Controllers.
27 Currently, this network device driver is for all STi embedded MAC/GMAC
28 (i.e. 7xxx/5xxx SoCs), SPEAr (arm), Loongson1B (mips) and XILINX XC2V3000
29 FF1152AMT0221 D1215994A VIRTEX FPGA board. The Synopsys Ethernet QoS 5.0 IPK
30 is also supported.
32 DesignWare(R) Cores Ethernet MAC 10/100/1000 Universal version 3.70a
33 (and older) and DesignWare(R) Cores Ethernet Quality-of-Service version 4.0
34 (and upper) have been used for developing this driver as well as
35 DesignWare(R) Cores XGMAC - 10G Ethernet MAC.
37 This driver supports both the platform bus and PCI.
39 This driver includes support for the following Synopsys(R) DesignWare(R)
40 Cores Ethernet Controllers and corresponding minimum and maximum versions:
42 +-------------------------------+--------------+--------------+--------------+
43 | Controller Name               | Min. Version | Max. Version | Abbrev. Name |
44 +===============================+==============+==============+==============+
45 | Ethernet MAC Universal        | N/A          | 3.73a        | GMAC         |
46 +-------------------------------+--------------+--------------+--------------+
47 | Ethernet Quality-of-Service   | 4.00a        | N/A          | GMAC4+       |
48 +-------------------------------+--------------+--------------+--------------+
49 | XGMAC - 10G Ethernet MAC      | 2.10a        | N/A          | XGMAC2+      |
50 +-------------------------------+--------------+--------------+--------------+
52 For questions related to hardware requirements, refer to the documentation
53 supplied with your Ethernet adapter. All hardware requirements listed apply
54 to use with Linux.
56 Feature List
57 ============
59 The following features are available in this driver:
60  - GMII/MII/RGMII/SGMII/RMII/XGMII Interface
61  - Half-Duplex / Full-Duplex Operation
62  - Energy Efficient Ethernet (EEE)
63  - IEEE 802.3x PAUSE Packets (Flow Control)
64  - RMON/MIB Counters
65  - IEEE 1588 Timestamping (PTP)
66  - Pulse-Per-Second Output (PPS)
67  - MDIO Clause 22 / Clause 45 Interface
68  - MAC Loopback
69  - ARP Offloading
70  - Automatic CRC / PAD Insertion and Checking
71  - Checksum Offload for Received and Transmitted Packets
72  - Standard or Jumbo Ethernet Packets
73  - Source Address Insertion / Replacement
74  - VLAN TAG Insertion / Replacement / Deletion / Filtering (HASH and PERFECT)
75  - Programmable TX and RX Watchdog and Coalesce Settings
76  - Destination Address Filtering (PERFECT)
77  - HASH Filtering (Multicast)
78  - Layer 3 / Layer 4 Filtering
79  - Remote Wake-Up Detection
80  - Receive Side Scaling (RSS)
81  - Frame Preemption for TX and RX
82  - Programmable Burst Length, Threshold, Queue Size
83  - Multiple Queues (up to 8)
84  - Multiple Scheduling Algorithms (TX: WRR, DWRR, WFQ, SP, CBS, EST, TBS;
85    RX: WRR, SP)
86  - Flexible RX Parser
87  - TCP / UDP Segmentation Offload (TSO, USO)
88  - Split Header (SPH)
89  - Safety Features (ECC Protection, Data Parity Protection)
90  - Selftests using Ethtool
92 Kernel Configuration
93 ====================
95 The kernel configuration option is ``CONFIG_STMMAC_ETH``:
96  - ``CONFIG_STMMAC_PLATFORM``: is to enable the platform driver.
97  - ``CONFIG_STMMAC_PCI``: is to enable the pci driver.
99 Command Line Parameters
100 =======================
102 If the driver is built as a module the following optional parameters are used
103 by entering them on the command line with the modprobe command using this
104 syntax (e.g. for PCI module)::
106     modprobe stmmac_pci [<option>=<VAL1>,<VAL2>,...]
108 Driver parameters can be also passed in command line by using::
110     stmmaceth=watchdog:100,chain_mode=1
112 The default value for each parameter is generally the recommended setting,
113 unless otherwise noted.
115 watchdog
116 --------
117 :Valid Range: 5000-None
118 :Default Value: 5000
120 This parameter overrides the transmit timeout in milliseconds.
122 debug
123 -----
124 :Valid Range: 0-16 (0=none,...,16=all)
125 :Default Value: 0
127 This parameter adjusts the level of debug messages displayed in the system
128 logs.
130 phyaddr
131 -------
132 :Valid Range: 0-31
133 :Default Value: -1
135 This parameter overrides the physical address of the PHY device.
137 flow_ctrl
138 ---------
139 :Valid Range: 0-3 (0=off,1=rx,2=tx,3=rx/tx)
140 :Default Value: 3
142 This parameter changes the default Flow Control ability.
144 pause
145 -----
146 :Valid Range: 0-65535
147 :Default Value: 65535
149 This parameter changes the default Flow Control Pause time.
153 :Valid Range: 64-256
154 :Default Value: 64
156 This parameter changes the default HW FIFO Threshold control value.
158 buf_sz
159 ------
160 :Valid Range: 1536-16384
161 :Default Value: 1536
163 This parameter changes the default RX DMA packet buffer size.
165 eee_timer
166 ---------
167 :Valid Range: 0-None
168 :Default Value: 1000
170 This parameter changes the default LPI TX Expiration time in milliseconds.
172 chain_mode
173 ----------
174 :Valid Range: 0-1 (0=off,1=on)
175 :Default Value: 0
177 This parameter changes the default mode of operation from Ring Mode to
178 Chain Mode.
180 Driver Information and Notes
181 ============================
183 Transmit Process
184 ----------------
186 The xmit method is invoked when the kernel needs to transmit a packet; it sets
187 the descriptors in the ring and informs the DMA engine that there is a packet
188 ready to be transmitted.
190 By default, the driver sets the ``NETIF_F_SG`` bit in the features field of
191 the ``net_device`` structure, enabling the scatter-gather feature. This is
192 true on chips and configurations where the checksum can be done in hardware.
194 Once the controller has finished transmitting the packet, timer will be
195 scheduled to release the transmit resources.
197 Receive Process
198 ---------------
200 When one or more packets are received, an interrupt happens. The interrupts
201 are not queued, so the driver has to scan all the descriptors in the ring
202 during the receive process.
204 This is based on NAPI, so the interrupt handler signals only if there is work
205 to be done, and it exits. Then the poll method will be scheduled at some
206 future point.
208 The incoming packets are stored, by the DMA, in a list of pre-allocated socket
209 buffers in order to avoid the memcpy (zero-copy).
211 Interrupt Mitigation
212 --------------------
214 The driver is able to mitigate the number of its DMA interrupts using NAPI for
215 the reception on chips older than the 3.50. New chips have an HW RX Watchdog
216 used for this mitigation.
218 Mitigation parameters can be tuned by ethtool.
223 Wake up on Lan feature through Magic and Unicast frames are supported for the
224 GMAC, GMAC4/5 and XGMAC core.
226 DMA Descriptors
227 ---------------
229 Driver handles both normal and alternate descriptors. The latter has been only
230 tested on DesignWare(R) Cores Ethernet MAC Universal version 3.41a and later.
232 stmmac supports DMA descriptor to operate both in dual buffer (RING) and
233 linked-list(CHAINED) mode. In RING each descriptor points to two data buffer
234 pointers whereas in CHAINED mode they point to only one data buffer pointer.
235 RING mode is the default.
237 In CHAINED mode each descriptor will have pointer to next descriptor in the
238 list, hence creating the explicit chaining in the descriptor itself, whereas
239 such explicit chaining is not possible in RING mode.
241 Extended Descriptors
242 --------------------
244 The extended descriptors give us information about the Ethernet payload when
245 it is carrying PTP packets or TCP/UDP/ICMP over IP. These are not available on
246 GMAC Synopsys(R) chips older than the 3.50. At probe time the driver will
247 decide if these can be actually used. This support also is mandatory for PTPv2
248 because the extra descriptors are used for saving the hardware timestamps and
249 Extended Status.
251 Ethtool Support
252 ---------------
254 Ethtool is supported. For example, driver statistics (including RMON),
255 internal errors can be taken using::
257     ethtool -S ethX
259 Ethtool selftests are also supported. This allows to do some early sanity
260 checks to the HW using MAC and PHY loopback mechanisms::
262     ethtool -t ethX
264 Jumbo and Segmentation Offloading
265 ---------------------------------
267 Jumbo frames are supported and tested for the GMAC. The GSO has been also
268 added but it's performed in software. LRO is not supported.
270 TSO Support
271 -----------
273 TSO (TCP Segmentation Offload) feature is supported by GMAC > 4.x and XGMAC
274 chip family. When a packet is sent through TCP protocol, the TCP stack ensures
275 that the SKB provided to the low level driver (stmmac in our case) matches
276 with the maximum frame len (IP header + TCP header + payload <= 1500 bytes
277 (for MTU set to 1500)). It means that if an application using TCP want to send
278 a packet which will have a length (after adding headers) > 1514 the packet
279 will be split in several TCP packets: The data payload is split and headers
280 (TCP/IP ..) are added. It is done by software.
282 When TSO is enabled, the TCP stack doesn't care about the maximum frame length
283 and provide SKB packet to stmmac as it is. The GMAC IP will have to perform
284 the segmentation by it self to match with maximum frame length.
286 This feature can be enabled in device tree through ``snps,tso`` entry.
288 Energy Efficient Ethernet
289 -------------------------
291 Energy Efficient Ethernet (EEE) enables IEEE 802.3 MAC sublayer along with a
292 family of Physical layer to operate in the Low Power Idle (LPI) mode. The EEE
293 mode supports the IEEE 802.3 MAC operation at 100Mbps, 1000Mbps and 1Gbps.
295 The LPI mode allows power saving by switching off parts of the communication
296 device functionality when there is no data to be transmitted & received.
297 The system on both the side of the link can disable some functionalities and
298 save power during the period of low-link utilization. The MAC controls whether
299 the system should enter or exit the LPI mode and communicate this to PHY.
301 As soon as the interface is opened, the driver verifies if the EEE can be
302 supported. This is done by looking at both the DMA HW capability register and
303 the PHY devices MCD registers.
305 To enter in TX LPI mode the driver needs to have a software timer that enable
306 and disable the LPI mode when there is nothing to be transmitted.
308 Precision Time Protocol (PTP)
309 -----------------------------
311 The driver supports the IEEE 1588-2002, Precision Time Protocol (PTP), which
312 enables precise synchronization of clocks in measurement and control systems
313 implemented with technologies such as network communication.
315 In addition to the basic timestamp features mentioned in IEEE 1588-2002
316 Timestamps, new GMAC cores support the advanced timestamp features.
317 IEEE 1588-2008 can be enabled when configuring the Kernel.
319 SGMII/RGMII Support
320 -------------------
322 New GMAC devices provide own way to manage RGMII/SGMII. This information is
323 available at run-time by looking at the HW capability register. This means
324 that the stmmac can manage auto-negotiation and link status w/o using the
325 PHYLIB stuff. In fact, the HW provides a subset of extended registers to
326 restart the ANE, verify Full/Half duplex mode and Speed. Thanks to these
327 registers, it is possible to look at the Auto-negotiated Link Parter Ability.
329 Physical
330 --------
332 The driver is compatible with Physical Abstraction Layer to be connected with
333 PHY and GPHY devices.
335 Platform Information
336 --------------------
338 Several information can be passed through the platform and device-tree.
342     struct plat_stmmacenet_data {
344 1) Bus identifier::
346         int bus_id;
348 2) PHY Physical Address. If set to -1 the driver will pick the first PHY it
349 finds::
351         int phy_addr;
353 3) PHY Device Interface::
355         int interface;
357 4) Specific platform fields for the MDIO bus::
359         struct stmmac_mdio_bus_data *mdio_bus_data;
361 5) Internal DMA parameters::
363         struct stmmac_dma_cfg *dma_cfg;
365 6) Fixed CSR Clock Range selection::
367         int clk_csr;
369 7) HW uses the GMAC core::
371         int has_gmac;
373 8) If set the MAC will use Enhanced Descriptors::
375         int enh_desc;
377 9) Core is able to perform TX Checksum and/or RX Checksum in HW::
379         int tx_coe;
380         int rx_coe;
382 11) Some HWs are not able to perform the csum in HW for over-sized frames due
383 to limited buffer sizes. Setting this flag the csum will be done in SW on
384 JUMBO frames::
386         int bugged_jumbo;
388 12) Core has the embedded power module::
390         int pmt;
392 13) Force DMA to use the Store and Forward mode or Threshold mode::
394         int force_sf_dma_mode;
395         int force_thresh_dma_mode;
397 15) Force to disable the RX Watchdog feature and switch to NAPI mode::
399         int riwt_off;
401 16) Limit the maximum operating speed and MTU::
403         int max_speed;
404         int maxmtu;
406 18) Number of Multicast/Unicast filters::
408         int multicast_filter_bins;
409         int unicast_filter_entries;
411 20) Limit the maximum TX and RX FIFO size::
413         int tx_fifo_size;
414         int rx_fifo_size;
416 21) Use the specified number of TX and RX Queues::
418         u32 rx_queues_to_use;
419         u32 tx_queues_to_use;
421 22) Use the specified TX and RX scheduling algorithm::
423         u8 rx_sched_algorithm;
424         u8 tx_sched_algorithm;
426 23) Internal TX and RX Queue parameters::
428         struct stmmac_rxq_cfg rx_queues_cfg[MTL_MAX_RX_QUEUES];
429         struct stmmac_txq_cfg tx_queues_cfg[MTL_MAX_TX_QUEUES];
431 24) This callback is used for modifying some syscfg registers (on ST SoCs)
432 according to the link speed negotiated by the physical layer::
434         void (*fix_mac_speed)(void *priv, unsigned int speed);
436 25) Callbacks used for calling a custom initialization; This is sometimes
437 necessary on some platforms (e.g. ST boxes) where the HW needs to have set
438 some PIO lines or system cfg registers. init/exit callbacks should not use
439 or modify platform data::
441         int (*init)(struct platform_device *pdev, void *priv);
442         void (*exit)(struct platform_device *pdev, void *priv);
444 26) Perform HW setup of the bus. For example, on some ST platforms this field
445 is used to configure the AMBA bridge to generate more efficient STBus traffic::
447         struct mac_device_info *(*setup)(void *priv);
448         void *bsp_priv;
450 27) Internal clocks and rates::
452         struct clk *stmmac_clk;
453         struct clk *pclk;
454         struct clk *clk_ptp_ref;
455         unsigned int clk_ptp_rate;
456         unsigned int clk_ref_rate;
457         s32 ptp_max_adj;
459 28) Main reset::
461         struct reset_control *stmmac_rst;
463 29) AXI Internal Parameters::
465         struct stmmac_axi *axi;
467 30) HW uses GMAC>4 cores::
469         int has_gmac4;
471 31) HW is sun8i based::
473         bool has_sun8i;
475 32) Enables TSO feature::
477         bool tso_en;
479 33) Enables Receive Side Scaling (RSS) feature::
481         int rss_en;
483 34) MAC Port selection::
485         int mac_port_sel_speed;
487 35) Enables TX LPI Clock Gating::
489         bool en_tx_lpi_clockgating;
491 36) HW uses XGMAC>2.10 cores::
493         int has_xgmac;
497     }
499 For MDIO bus data, we have:
503     struct stmmac_mdio_bus_data {
505 1) PHY mask passed when MDIO bus is registered::
507         unsigned int phy_mask;
509 2) List of IRQs, one per PHY::
511         int *irqs;
513 3) If IRQs is NULL, use this for probed PHY::
515         int probed_phy_irq;
517 4) Set to true if PHY needs reset::
519         bool needs_reset;
523     }
525 For DMA engine configuration, we have:
529     struct stmmac_dma_cfg {
531 1) Programmable Burst Length (TX and RX)::
533         int pbl;
535 2) If set, DMA TX / RX will use this value rather than pbl::
537         int txpbl;
538         int rxpbl;
540 3) Enable 8xPBL::
542         bool pblx8;
544 4) Enable Fixed or Mixed burst::
546         int fixed_burst;
547         int mixed_burst;
549 5) Enable Address Aligned Beats::
551         bool aal;
553 6) Enable Enhanced Addressing (> 32 bits)::
555         bool eame;
559     }
561 For DMA AXI parameters, we have:
565     struct stmmac_axi {
567 1) Enable AXI LPI::
569         bool axi_lpi_en;
570         bool axi_xit_frm;
572 2) Set AXI Write / Read maximum outstanding requests::
574         u32 axi_wr_osr_lmt;
575         u32 axi_rd_osr_lmt;
577 3) Set AXI 4KB bursts::
579         bool axi_kbbe;
581 4) Set AXI maximum burst length map::
583         u32 axi_blen[AXI_BLEN];
585 5) Set AXI Fixed burst / mixed burst::
587         bool axi_fb;
588         bool axi_mb;
590 6) Set AXI rebuild incrx mode::
592         bool axi_rb;
596     }
598 For the RX Queues configuration, we have:
602     struct stmmac_rxq_cfg {
604 1) Mode to use (DCB or AVB)::
606         u8 mode_to_use;
608 2) DMA channel to use::
610         u32 chan;
612 3) Packet routing, if applicable::
614         u8 pkt_route;
616 4) Use priority routing, and priority to route::
618         bool use_prio;
619         u32 prio;
623     }
625 For the TX Queues configuration, we have:
629     struct stmmac_txq_cfg {
631 1) Queue weight in scheduler::
633         u32 weight;
635 2) Mode to use (DCB or AVB)::
637         u8 mode_to_use;
639 3) Credit Base Shaper Parameters::
641         u32 send_slope;
642         u32 idle_slope;
643         u32 high_credit;
644         u32 low_credit;
646 4) Use priority scheduling, and priority::
648         bool use_prio;
649         u32 prio;
653     }
655 Device Tree Information
656 -----------------------
658 Please refer to the following document:
659 Documentation/devicetree/bindings/net/snps,dwmac.yaml
661 HW Capabilities
662 ---------------
664 Note that, starting from new chips, where it is available the HW capability
665 register, many configurations are discovered at run-time for example to
666 understand if EEE, HW csum, PTP, enhanced descriptor etc are actually
667 available. As strategy adopted in this driver, the information from the HW
668 capability register can replace what has been passed from the platform.
670 Debug Information
671 =================
673 The driver exports many information i.e. internal statistics, debug
674 information, MAC and DMA registers etc.
676 These can be read in several ways depending on the type of the information
677 actually needed.
679 For example a user can be use the ethtool support to get statistics: e.g.
680 using: ``ethtool -S ethX`` (that shows the Management counters (MMC) if
681 supported) or sees the MAC/DMA registers: e.g. using: ``ethtool -d ethX``
683 Compiling the Kernel with ``CONFIG_DEBUG_FS`` the driver will export the
684 following debugfs entries:
686  - ``descriptors_status``: To show the DMA TX/RX descriptor rings
687  - ``dma_cap``: To show the HW Capabilities
689 Developer can also use the ``debug`` module parameter to get further debug
690 information (please see: NETIF Msg Level).
692 Support
693 =======
695 If an issue is identified with the released source code on a supported kernel
696 with a supported adapter, email the specific information related to the
697 issue to netdev@vger.kernel.org