【时间：2025 年 03 月 19 日, 来源：Cytech Engineer, 作者：Ryan Xie】

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。

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：

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。

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。

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

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。

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：

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。

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。

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。

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