本文將詳細(xì)介紹如何在 Quartus 22.2 環(huán)境下，使用 Toolkit 和工程測(cè)試方法，對(duì) Altera 40G Ethernet IP 進(jìn)行環(huán)回測(cè)試，包括 IP 配置、管腳分配、VID 設(shè)置、編譯下載等。

環(huán)境與工具

Quartus 版本：22.2pro

測(cè)試工具：Altera FPGA Toolkit

Toolkit 測(cè)試環(huán)回

1. 40G Ethernet IP 設(shè)置

如下圖 (圖1) 所示，注意需要在 40G Ethernet IP 里勾選 NPDME 選項(xiàng)以確保功能正常。

圖1 在 40G Ethernet IP 設(shè)置 cloent

2. 分配管腳，設(shè)置 VID

按 Darby Creek 的原理圖，分配時(shí)鐘管腳和收發(fā)器管腳。由于使用的是 -V 器件，所以需要設(shè)置 VID。VID 相關(guān)的設(shè)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. 全編譯工程

完成配置后，進(jìn)行全編譯以生成 sof 文件。

4. 使用 Programmer 來下載 sof 文件

通過 Quartus Programmer 工具將 sof 文件下載到 FPGA 中。

5. 打開 Toolkit

啟動(dòng) Toolkit 后，點(diǎn)擊界面中的“Tools > System Debugging Tools > System Console”，如下圖 (圖2) 所示：

圖2 打開 Toolkit

6. 新建收發(fā)對(duì)

在 Toolkit 內(nèi)點(diǎn)擊下圖 (圖3) 紅框 1 處，會(huì)在紅框 2 里列出 4 對(duì)收發(fā)器。因?yàn)槲覀兞谢氖?40G IP，使用了 4 對(duì) serdes，所以這里也顯示的是 4 對(duì)。

圖3 收發(fā)器系統(tǒng)顯示界面

雙擊下圖 (圖4) 紅框 1 處的“L-Tile / H-Tile Transceiver Native PHY Toolkit”，就會(huì)出現(xiàn)紅色框 3 中的收發(fā)器對(duì)。同時(shí)，右邊也會(huì)出現(xiàn) 4 對(duì)收發(fā)器的測(cè)試界面，這時(shí)就可以選擇對(duì)應(yīng)的收發(fā)通道進(jìn)行測(cè)試了。

圖4 選擇收發(fā)通道

7. 開始測(cè)試

首先選擇收發(fā)通道 0 進(jìn)行測(cè)試，如下圖 (圖5) 所示，按紅框 1 溝通 ch0 的收發(fā)通道。

Loopback Mode 選擇：在紅框 2 處 Loopback Mode 選擇“Serial Loopback”，即 PMA 內(nèi)部環(huán)回

發(fā)送數(shù)據(jù)：點(diǎn)擊紅框 3 處的 Start 按鈕開始發(fā)送數(shù)據(jù)

接收數(shù)據(jù)：點(diǎn)擊紅框 4 處的 Start 按鈕開始接收數(shù)據(jù)

圖5 測(cè)試步驟說明

8. 測(cè)試結(jié)果

從下圖 (圖6) 可以看到接收數(shù)據(jù)速率、誤碼率以及是否 Locked to data 和 ref 的狀態(tài)標(biāo)志。綠色表示正常。

圖6 測(cè)試結(jié)果顯示界面

按步驟 7 再依次測(cè)試其余 3 個(gè)通道，測(cè)試結(jié)果如下圖 (圖7、圖8、圖9) 所示：

圖7 通道 1 測(cè)試結(jié)果界面

圖8 通道 2 測(cè)試結(jié)果界面

圖9 通道 3 測(cè)試結(jié)果界面

工程測(cè)試 PMA 環(huán)回

使用 Example Design 的數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊

在 Example Design 中，設(shè)置 pattern mode=10。若之前設(shè)置為 00 或者 01，則 l2_rx_error 值為 0x02，表示 CRC Error。

圖10 pattern mode 代碼修改

下圖 (圖11、圖12、圖13) 分別為 STP 抓取界面截圖。接下來需要進(jìn)行接收數(shù)據(jù)驗(yàn)證。接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)一致，狀態(tài)信號(hào)正常。

圖11 發(fā)送界面

圖12 開始界面

圖13 狀態(tài)界面

總結(jié)

本文介紹了如何在 Quartus 22.2 環(huán)境下，使用 Toolkit 和工程測(cè)試方法對(duì) Altera 40G Ethernet IP 進(jìn)行環(huán)回測(cè)試。通過配置 IP、分配管腳、設(shè)置 VID、編譯下載等測(cè)試步驟，開發(fā)者可以快速驗(yàn)證 40G Ethernet IP 的功能與性能。