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Ch398:USB千兆网络方案的新选择

作为BIOS工程师，单纯的 BIOS问题不多，更多的时间是在处理各种兼容性问题。BIOS最开始的目标就是用于统一硬件接口，以便软件和操作系统控制硬件。自然而然，客户遇到问题时首先会想到找BIOS工程师。

前一段时间，客户提出一个关于USB 千兆网卡的性能问题，为此我特地研究了网卡传输性能评估方法。正好最近听说WCH 推出了一款USB千兆网卡芯片：Ch398，于是申请样品进行简单的测试。这款产品和 Realtek 的 RTL8153 是Pin2Pin兼容的。

根据官网介绍，这款方案的特点如下：

单芯片USB3.0转10M/100M/1000M以太网，集成USB PHY和以太网PHY
支持CDC-NCM协议和CDC-ECM协议及RNDIS协议，免安装驱动程序或可选厂商驱动程序
支持10Mbps、100Mbps和1000Mbps速率，兼容IEEE 802.3、IEEE 802.3u和IEEE 802.3ab
支持10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T及自动协商
支持1000BASE-T标准CAT5E、CAT6双绞线超百米传输距离
支持IEEE 802.3az节能协议
支持USB3.2 Gen1，向前兼容USB3.1、USB3.0、USB2.1、USB2.0、USB1.1协议规范
支持LPM(Link Power Management)，支持符合USB3.2 Gen1协议规范的U1/U2/U3以及符合USB2.1协议规范的L1/L2电源管理模式
内置TX/RX封包缓冲
支持IPv4/IPv6封包校验，支持IPv4 TCP/UDP/HEAD和IPv6 TCP/UDP封包校验生成和检查
支持IPV4/IPV6的TCP大包分片
支持IEEE 802.3x流量控制和半双工冲突压力回退流量控制
支持IEEE 802.3Q VLAN标记
支持巨型帧传输
支持休眠模式和低功耗的睡眠模式，支持网络低功耗配置，支持动态电源管理
支持通过魔术包和网络唤醒包等事件进行远程唤醒
内置以太网收发器支持Auto-MDIX自动交换TX/RX，自动识别正负信号线
支持LED闪烁频率和占空比配置
内置LDO调压器和DC-DC降压器，支持单一5V或者单一3.3V供电，外围精简
支持25MHz无源晶振或外置时钟输入
工业级温度范围：-40～85℃
提供QFN40封装形式

和官方申请了一块Ch398开发板，上面的芯片远比我想象中要小，外围零件也非常少。

拿到手之后插入电脑即可使用，Win11已经内置了驱动无需额外安装，这点有点让我出乎预料。

接下来对这个网卡的传输性能通过简单的试验进行评估，测试环境是单网线双机互联，测试使用的是 Intel 最新一代平台 Panther Lake Ultra 325）。

1.共享目录文件拷贝测试

一端设置了共享目录，其中使用工具生成了一个 100G 的文件从另外的机器进行访问。这是最简单的，不用第三方工具即可进行的测速方法。

下面是测试的视频可以看到传输速度能够始终维持在 110MB/S以上，同时芯片摸起来并不是特别烫。

下面是一个时长16分钟的视频，展示了完整的传输过程：

比较有意思的是，使用共享文件测试的网速会受到系统硬盘性能的影响，比如，视频后期可以从Task Manager中看到，因为硬盘占用率出现波动，传输速度也受到了影响。我猜测这是因为SSD的缓冲耗尽，所以前期硬盘工作正常，传输后期出现写入性能的下降。如果你在工作中遇到这样的问题，不妨考虑一下硬盘的因素。此外，传输速度的稳定性还可能受到 Power Mode 策略和CPU性能的影响。

2.第三方网络测试工具

使用 iperf3（官网 https://iperf.fr/）

第一步，在服务器端运行 iperf3.exe -s

服务器端工作的截图

第二步，在被测机端运行 iperf3.exe -c 192.168.0.4 -b -1000m -u

被测试机器端运行后的截图

完整测试的工作视频如下：

可以看到，这种测试方法传输速度上比前面的共享文件会快一些，同时因为不依赖硬盘性能会使得测试更加单纯，同时这款软件能够生成简单的报告方便进一步评估。

作为对比，我同样测试了一下RTL8153性能，在Windows 文件共享拷贝环节，偶然会发生速度掉到900Mbps 下的情况，整体来看传输速度似乎对硬盘的性能更加依赖。

同样的使用 iperf 测试， RTL8153性能能够达到 Ch398 水平。

这个测试更加证明了Windows 共享拷贝文件测试网速，会受到网速之外的其他因素。如果有条件，尽量使用 iperf 进行测试。

这里可以看到 Ch398作为国产USB千兆网络方案，性能完全可以满足传输需求。此外，国产芯片更容易得到技术支持，双方在沟通上不会存在障碍，这也是选择国产芯片的充足理由。

如果在设计上有USB扩展千兆网络的需求，不妨考虑Ch398这款国产芯片。

Windows 下的命令行 PCI 查询工具

这是一个类似 lspci 的 Windows 下的PCI信息命令行查看工具，网站是https://eternallybored.org/misc/pciutils/

下载：

pciutils-3.5.5-win32 下载

pciutils-3.5.5-win64 下载

源代码：

SRC_pciutils-3.5.5 下载

BCDEDIT 创建一个 WinDBG 选项

本文介绍通过 BCDEDIT 创建一个 Windows 启动选项，这个选项中打开 WinDBG 功能。

根据当前已有启动项拷贝出来一个名为 “WinDBG”的启动项, 这个命令运行之后会生成一个 GUID,需要记下来

bcdedit /copy {current} /d "windbg"

设置启动超时 45秒

bcdedit /timeout 45

设置打开 Debug 功能

bcdedit /debug {前面的 GUID} on

设置使用 USB Debug

bcedit /dbgsettings usb targetname:labz

指定 XHCI

bcdedit /set "{dbgssettings}" busparams 0.20.0

这样，每次启动的时候都会出现一个菜单，选择第一项会正常启动Windows，选择第二项即可启动能够通过 WinDBG 调试的 Windows

TIPS：一种C语言奇怪的数组引用方式

最近看到了一种奇怪的写法，例如下面的代码中：Print(L”%d “,i[segM]); 这个语句，实际上是Print(L”%d “,segM[i]) 的意思。

#include  &lt;Uefi.h>
#include  &lt;Library/UefiLib.h>
#include  &lt;Library/ShellCEntryLib.h>

UINT8 segM[]={
	0xAA,0xBB,0xCC,0xDD,0xEE,0xFF
};

INTN
EFIAPI
ShellAppMain (
  IN UINTN Argc,
  IN CHAR16 **Argv
  )
{
	;
	for (UINT8 i=0;i&lt;6;i++) {
		Print(L"%d ",i[segM]);
	}
  return(0);
}

解释说数组访问操作符 [] 是‌对称的‌，即：

a[b] == b[a]

当然了，我个人是非常不建议你在代码中使用上面的方法的。

好用的C语言分析工具 CTags

CTags 是一款开源的 C语言分析工具，项目地址是：

https://github.com/universal-ctags/ctags

使用这个工具可以分析C语言，例如：

ctags C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c

可以得到下面的结果;

!_TAG_EXTRA_DESCRIPTION	anonymous	/Include tags for non-named objects like lambda/
!_TAG_EXTRA_DESCRIPTION	fileScope	/Include tags of file scope/
!_TAG_EXTRA_DESCRIPTION	pseudo	/Include pseudo tags/
!_TAG_EXTRA_DESCRIPTION	subparser	/Include tags generated by subparsers/
!_TAG_FIELD_DESCRIPTION	epoch	/the last modified time of the input file (only for F\/file kind tag)/
!_TAG_FIELD_DESCRIPTION	file	/File-restricted scoping/
!_TAG_FIELD_DESCRIPTION	input	/input file/
!_TAG_FIELD_DESCRIPTION	name	/tag name/
!_TAG_FIELD_DESCRIPTION	pattern	/pattern/
!_TAG_FIELD_DESCRIPTION	typeref	/Type and name of a variable or typedef/
!_TAG_FILE_FORMAT	2	/extended format; --format=1 will not append ;" to lines/
!_TAG_FILE_SORTED	1	/0=unsorted, 1=sorted, 2=foldcase/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	d,macro	/macro definitions/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	e,enumerator	/enumerators (values inside an enumeration)/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	f,function	/function definitions/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	g,enum	/enumeration names/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	h,header	/included header files/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	m,member	/struct, and union members/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	s,struct	/structure names/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	t,typedef	/typedefs/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	u,union	/union names/
!_TAG_KIND_DESCRIPTION!C	v,variable	/variable definitions/
!_TAG_OUTPUT_EXCMD	mixed	/number, pattern, mixed, or combineV2/
!_TAG_OUTPUT_FILESEP	slash	/slash or backslash/
!_TAG_OUTPUT_MODE	u-ctags	/u-ctags or e-ctags/
!_TAG_OUTPUT_VERSION	1.1	/current.age/
!_TAG_PARSER_VERSION!C	2.2	/current.age/
!_TAG_PATTERN_LENGTH_LIMIT	96	/0 for no limit/
!_TAG_PROC_CWD	C:/Users/yanbwang/Downloads/ctags/	//
!_TAG_PROGRAM_AUTHOR	Universal Ctags Team	//
!_TAG_PROGRAM_NAME	Universal Ctags	/Derived from Exuberant Ctags/
!_TAG_PROGRAM_URL	https://ctags.io/	/official site/
!_TAG_PROGRAM_VERSION	6.2.0	/p6.2.20260125.0/
!_TAG_ROLE_DESCRIPTION!C!function	foreigncall	/called in foreign languages/
!_TAG_ROLE_DESCRIPTION!C!function	foreigndecl	/declared in foreign languages/
!_TAG_ROLE_DESCRIPTION!C!header	local	/local header/
!_TAG_ROLE_DESCRIPTION!C!header	system	/system header/
!_TAG_ROLE_DESCRIPTION!C!macro	undef	/undefined/
!_TAG_ROLE_DESCRIPTION!C!struct	foreigndecl	/declared in foreign languages/
AddressWidthInitialization	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^AddressWidthInitialization ($/;"	f	typeref:typename:VOID
GetFirstNonAddress	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetFirstNonAddress ($/;"	f	typeref:typename:STATIC UINT64
GetPeiMemoryCap	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetPeiMemoryCap ($/;"	f	typeref:typename:STATIC UINT32
GetSystemMemorySizeAbove4gb	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetSystemMemorySizeAbove4gb ($/;"	f	typeref:typename:STATIC UINT64
GetSystemMemorySizeBelow4gb	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetSystemMemorySizeBelow4gb ($/;"	f	typeref:typename:UINT32
InitializeRamRegions	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^InitializeRamRegions ($/;"	f	typeref:typename:VOID
PublishPeiMemory	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^PublishPeiMemory ($/;"	f	typeref:typename:EFI_STATUS
Q35TsegMbytesInitialization	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^Q35TsegMbytesInitialization ($/;"	f	typeref:typename:VOID
QemuInitializeRam	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^QemuInitializeRam ($/;"	f	typeref:typename:STATIC VOID
mPhysMemAddressWidth	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^UINT8  mPhysMemAddressWidth;$/;"	v	typeref:typename:UINT8
mQ35SmramAtDefaultSmbase	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^BOOLEAN  mQ35SmramAtDefaultSmbase = FALSE;$/;"	v	typeref:typename:BOOLEAN
mQ35TsegMbytes	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^STATIC UINT16  mQ35TsegMbytes;$/;"	v	typeref:typename:STATIC UINT16
mS3AcpiReservedMemoryBase	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^STATIC UINT32  mS3AcpiReservedMemoryBase;$/;"	v	typeref:typename:STATIC UINT32
mS3AcpiReservedMemorySize	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^STATIC UINT32  mS3AcpiReservedMemorySize;$/;"	v	typeref:typename:STATIC UINT32

类似的，可以直接分析取得C语言中的函数名，命令是：

ctags --c-kinds=f C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c

输出结果：

AddressWidthInitialization	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^AddressWidthInitialization ($/;"	f	typeref:typename:VOID
GetFirstNonAddress	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetFirstNonAddress ($/;"	f	typeref:typename:STATIC UINT64
GetPeiMemoryCap	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetPeiMemoryCap ($/;"	f	typeref:typename:STATIC UINT32
GetSystemMemorySizeAbove4gb	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetSystemMemorySizeAbove4gb ($/;"	f	typeref:typename:STATIC UINT64
GetSystemMemorySizeBelow4gb	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^GetSystemMemorySizeBelow4gb ($/;"	f	typeref:typename:UINT32
InitializeRamRegions	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^InitializeRamRegions ($/;"	f	typeref:typename:VOID
PublishPeiMemory	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^PublishPeiMemory ($/;"	f	typeref:typename:EFI_STATUS
Q35TsegMbytesInitialization	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^Q35TsegMbytesInitialization ($/;"	f	typeref:typename:VOID
QemuInitializeRam	C:/BuildBs/edk2202302/edk2/OvmfPkg/Bhyve/PlatformPei/MemDetect.c	/^QemuInitializeRam ($/;"	f	typeref:typename:STATIC VOID

Step to UEFI (302）VC 中的机器码填充

VC 的 X86 模式下无法直接使用 _ASM 关键字定义汇编代码，最近偶然看到了VC 支持Intrinsics（内联函数），它是编译器提供的特殊函数，它们直接映射到特定的处理器指令，让你能够在 C++ 代码中使用底层硬件功能。

于是，编写代码测试：

#include  <Uefi.h>
#include  <Library/UefiLib.h>
#include  <Library/ShellCEntryLib.h>


INTN
EFIAPI
ShellAppMain (
  IN UINTN Argc,
  IN CHAR16 **Argv
  )
{
    UINT32 cpuInfo[4];
    
    // CPUID 指令
    __cpuid(cpuInfo, 1);
	
	//NOP 指令
	__nop();
  return(0);
}

使用 /FACS 查看生成的汇编代码，对应片段如下：

ShellAppMain PROC					; COMDAT

; 19   : {

$LN3:
  00000	48 89 54 24 10	 mov	 QWORD PTR [rsp+16], rdx
  00005	48 89 4c 24 08	 mov	 QWORD PTR [rsp+8], rcx
  0000a	53		 push	 rbx
  0000b	48 83 ec 10	 sub	 rsp, 16

; 20   :     UINT32 cpuInfo[4];
; 21   :     
; 22   :     // CPUID 指令
; 23   :     __cpuid(cpuInfo, 1);

  0000f	b8 01 00 00 00	 mov	 eax, 1
  00014	33 c9		 xor	 ecx, ecx
  00016	0f a2		 cpuid
  00018	4c 8d 04 24	 lea	 r8, QWORD PTR cpuInfo$[rsp]
  0001c	41 89 00	 mov	 DWORD PTR [r8], eax
  0001f	41 89 58 04	 mov	 DWORD PTR [r8+4], ebx
  00023	41 89 48 08	 mov	 DWORD PTR [r8+8], ecx
  00027	41 89 50 0c	 mov	 DWORD PTR [r8+12], edx

; 24   : 	
; 25   : 	__nop();

  0002b	90		 npad	 1

; 26   : 	 
; 27   :   return(0);

  0002c	33 c0		 xor	 eax, eax

; 28   : }

  0002e	48 83 c4 10	 add	 rsp, 16
  00032	5b		 pop	 rbx
  00033	c3		 ret	 0
ShellAppMain ENDP

可以看到编译后生成了对应的汇编代码（也就是机器码）。特别是 _NOP() 函数，直接生成了0x90 这样的机器码。使用这样的思路可以在代码中使用 _NOP()函数进行填充，然后在编译完成后使用工具替换这部分机器码为我们自定义的代码。让我们的程序更加灵活，实现更多的功能。

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2026年3月24日补充，还可以使用参数作为特征码，例如，代码定义如下：

	__rdtscp(0x12345678);

对应生成的机器码如下：

; 26   : 	
; 27   : 	__rdtscp(0x12345678);

  0002c	0f 01 f9	 rdtscp
  0002f	bb 78 56 34 12	 mov	 ebx, 305419896		; 12345678H
  00034	89 0b		 mov	 DWORD PTR [rbx], ecx

那么可以通过搜索 0x12345678 来确定你所需要修改的机器码在二进制文件中的位置。

记录一个ESP32 S3/P4 上奇怪的问题

最近我在使用 ESP32 P4 时遇到了一个奇怪的问题，经过简化，代码如下：

class Ch346 {
  public:
    Ch346() {};
    uint8_t WriteData() {
      for (int i = 0; i < 512; i++) {
        Serial.println(i);
      }
    }
};

Ch346 MyCh346;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(2000);
  Serial.println("Start");
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    char c = Serial.read();
    if (c == '1') {
      Serial.println("Input 1");
      MyCh346.WriteData();
      Serial.println("Input 1 Complete");
    }
  }

}

运行之后，打开串口输入1 然后应该得到 0-511的值，上述代码在Leonardo 板子上上没问题，但是不知道为什么在 ESP32 S3 P4上会一直输出：