Altera 40G Ethernet IP环回测试教程

本文将详细介绍如何在 Quartus 22.2 环境下，使用 Toolkit 和工程测试方法，对 Altera 40G Ethernet IP 进行环回测试，包括 IP 配置、管脚分配、VID 设置、编译下载等。

环境与工具

Quartus 版本：22.2pro

测试工具：Altera FPGA Toolkit

Toolkit 测试环回

1. 40G Ethernet IP 设置

如下图 (图1) 所示，注意需要在 40G Ethernet IP 里勾选 NPDME 选项以确保功能正常。

图1 在 40G Ethernet IP 设置 cloent

2. 分配管脚，设置 VID

按 Darby Creek 的原理图，分配时钟管脚和收发器管脚。由于使用的是 -V 器件，所以需要设置 VID。VID 相关的设置的 qsf 文件如下：

########################################################################################
#            PWR MGMT
############################################################################################
set_global_assignment -name VID_OPERATION_MODE "PMBUS MASTER"
set_global_assignment -name USE_PWRMGT_SCL SDM_IO0
set_global_assignment -name USE_PWRMGT_SDA SDM_IO12
set_global_assignment -name PWRMGT_BUS_SPEED_MODE "100 KHZ"
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE_TYPE OTHER
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE0_ADDRESS 60
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE1_ADDRESS 00
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE2_ADDRESS 00
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE3_ADDRESS 00
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE4_ADDRESS 00
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE5_ADDRESS 00
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE6_ADDRESS 00
set_global_assignment -name PWRMGT_SLAVE_DEVICE7_ADDRESS 00
set_global_assignment -name PWRMGT_VOLTAGE_OUTPUT_FORMAT "DIRECT FORMAT"
set_global_assignment -name PWRMGT_DIRECT_FORMAT_COEFFICIENT_M 1
set_global_assignment -name PWRMGT_DIRECT_FORMAT_COEFFICIENT_R 3
set_global_assignment -name PWRMGT_TRANSLATED_VOLTAGE_VALUE_UNIT VOLTS
set_global_assignment -name PWRMGT_PAGE_COMMAND_ENABLE OFF

3. 全编译工程

完成配置后，进行全编译以生成 sof 文件。

4. 使用 Programmer 来下载 sof 文件

通过 Quartus Programmer 工具将 sof 文件下载到 FPGA 中。

5. 打开 Toolkit

启动 Toolkit 后，点击界面中的“Tools > System Debugging Tools > System Console”，如下图 (图2) 所示：

图2 打开 Toolkit

6. 新建收发对

在 Toolkit 内点击下图 (图3) 红框 1 处，会在红框 2 里列出 4 对收发器。因为我们列化的是 40G IP，使用了 4 对 serdes，所以这里也显示的是 4 对。

图3 收发器系统显示界面

双击下图 (图4) 红框 1 处的“L-Tile / H-Tile Transceiver Native PHY Toolkit”，就会出现红色框 3 中的收发器对。同时，右边也会出现 4 对收发器的测试界面，这时就可以选择对应的收发通道进行测试了。

图4 选择收发通道

7. 开始测试

首先选择收发通道 0 进行测试，如下图 (图5) 所示，按红框 1 沟通 ch0 的收发通道。

Loopback Mode 选择：在红框 2 处 Loopback Mode 选择“Serial Loopback”，即 PMA 内部环回

发送数据：点击红框 3 处的 Start 按钮开始发送数据

接收数据：点击红框 4 处的 Start 按钮开始接收数据

图5 测试步骤说明

8. 测试结果

从下图 (图6) 可以看到接收数据速率、误码率以及是否 Locked to data 和 ref 的状态标志。绿色表示正常。

图6 测试结果显示界面

按步骤 7 再依次测试其余 3 个通道，测试结果如下图 (图7、图8、图9) 所示：

图7 通道 1 测试结果界面

图8 通道 2 测试结果界面

图9 通道 3 测试结果界面

工程测试 PMA 环回

使用 Example Design 的数据产生模块

在 Example Design 中，设置 pattern mode=10。若之前设置为 00 或者 01，则 l2_rx_error 值为 0x02，表示 CRC Error。

图10 pattern mode 代码修改

下图 (图11、图12、图13) 分别为 STP 抓取界面截图。接下来需要进行接收数据验证。接收数据与发送数据一致，状态信号正常。

图11 发送界面

图12 开始界面

图13 状态界面

总结

本文介绍了如何在 Quartus 22.2 环境下，使用 Toolkit 和工程测试方法对 Altera 40G Ethernet IP 进行环回测试。通过配置 IP、分配管脚、设置 VID、编译下载等测试步骤，开发者可以快速验证 40G Ethernet IP 的功能与性能。