GoldBox S32G2: PFE 및 이더넷 스위치 활성화 가이드

1. 개요: 왜 PFE 포트가 동작하지 않는가?

GoldBox S32G2 보드에서 TSN(시간 민감형 네트워킹)을 위한 핵심 요소는 PFE(Packet Forwarding Engine)와 SJA1110A 이더넷 스위치입니다. 일반 eth 포트는 SoC의 GMAC(기가비트 MAC)에 직접 연결되어 정상 동작하지만, PFE 포트들은 SJA1110A 스위치를 거치도록 설계되어 있습니다.

현재 PFE 포트들이 비활성화된 근본적인 원인은, 리눅스 커널이 부팅 과정에서 SJA1110A 스위치를 제어하는 데 필요한 펌웨어(Firmware)를 찾지 못하여 스위치 초기화에 실패했기 때문입니다.

2. 하드웨어 연결 구조 및 문제 지점 분석

아래 다이어그램은 S32G2 SoC, PFE, SJA1110A 스위치, 그리고 물리적 포트(RJ45) 간의 데이터 흐름을 보여줍니다.

GoldBox S32G2 이더넷 데이터 경로 다이어그램
S32G274A SoC
PFE_MAC0
PFE_MAC1
GMAC0
Automotive Ethernet Switch
(SJA1110A)
100BASE-T1 PHY x6
100BASE-TX PHY x1
Ethernet PHY 1x
Ethernet PHY 1x
6-ch. 100BASE-T1
1-ch. RJ45
1-ch. RJ45
1-ch. RJ45
펌웨어 로딩 실패
/lib/firmware/
sja1110_switch.bin
SJA1110A 초기화 실패

다이어그램 해설

  1. S32G2 SoC: 중앙 처리 장치로, 내부에 PFE와 GMAC 같은 여러 이더넷 MAC(Media Access Control)을 포함합니다.
  2. PFE_MAC0: PFE의 MAC 포트로, SJA1110A 스위치와 직접 통신하여 다수의 이더넷 포트를 제어합니다. 이 경로가 현재 문제의 핵심입니다.
  3. GMAC0: 일반 기가비트 이더넷 MAC으로, 단일 PHY와 직접 연결되어 ethX 인터페이스를 제공합니다. 이 경로는 스위치와 무관하게 동작하므로 현재 정상 작동합니다.
  4. Automotive Ethernet Switch (SJA1110A): TSN 기능을 지원하는 고성능 스위치 칩입니다. 이 칩이 동작하려면 커널이 부팅 시점에 적절한 펌웨어(sja1110_switch.bin)를 로드하여 초기화해야 합니다.
  5. 문제 지점 (❌): 커널이 /lib/firmware 경로에서 펌웨어 파일을 찾지 못해 스위치 초기화에 실패합니다. 결과적으로 SJA1110A와 연결된 모든 PHY 및 RJ45 포트(100BASE-T1, 하단 RJ45 등)가 활성화되지 않습니다.

3. 해결 방안: PFE 및 스위치 기능 활성화 단계

PFE와 SJA1110A 스위치의 모든 기능을 활성화하려면, 보드와 BSP 버전에 맞는 스위치 펌웨어 파일을 시스템에 설치해야 합니다.

1단계: 올바른 펌웨어 파일 확보

NXP 공식 웹사이트, SDK 또는 Yocto 빌드 결과물에서 S32G274A용 sja1110_switch.bin 펌웨어 파일을 확보해야 합니다. GoldBox 3(S32G3)용 펌웨어는 호환되지 않으므로, 반드시 S32G2 보드 모델에 맞는 버전을 사용해야 합니다.
(필요 시, NXP에 보드 시리얼과 BSP 버전을 명시하여 기술 지원을 요청하는 것이 가장 확실합니다.)

2단계: 펌웨어 파일 시스템에 복사

확보한 펌웨어 파일을 SD카드나 네트워크(scp)를 통해 GoldBox 2 보드의 지정된 경로로 복사합니다.

# (PC에서 보드로 복사하는 예시) scp ./sja1110_switch.bin root@:/lib/firmware/ # (보드에서 직접 확인) ls -l /lib/firmware/sja1110_switch.bin

3단계: 재부팅 및 기능 검증

보드를 재부팅하면 커널이 자동으로 펌웨어를 로드하여 SJA1110A 스위치를 초기화합니다. 부팅 후 아래 명령어로 정상 활성화 여부를 검증합니다.

# 1. 펌웨어 로딩 성공 로그 확인 (에러 메시지가 없어야 함) dmesg | grep sja1110 # 2. PFE 네트워크 인터페이스 확인 (Link 감지 및 IP 할당 가능) ip link show # 3. TSN 하드웨어 가속 기능 활성화 여부 확인 (hw-tc-offload: on) ethtool -k pfe0

위 3단계 검증이 모두 성공하면, PFE와 SJA1110A 스위치가 정상적으로 활성화되어 TSN 기능을 포함한 모든 이더넷 포트를 사용할 수 있게 됩니다.