FPGA应用技巧之Quartus Transceiver Toolkit使用指南

文章目录

• 一、概述
• 二、使用步骤
• • 2.1 IP配置
  • 2.2 上板验证
  • 2.3 发送端参数验证
  • • 2.3.1不同参数对信号质量影响
    • 2.3.2发送端软件参数修改
  • 2.4 接收端参数
• 三、其他使用场景（RX端使用Xilinx眼图观察）
• • 3.1 Vod=31时眼图
  • 3.2 1st Pre-Tap=-15眼图
• 四、总结

一、概述

Quartus Transceiver Toolkit 是 Intel FPGA 开发工具中用于调试和优化高速收发器（Transceiver）的重要工具。它可以帮助用户调整参数、测试链路性能以及优化信号质量，从而确保高速通信的稳定性和可靠性。 Transceiver Toolkit 提供了动态配置和调试功能，允许我们在不重新编译设计的情况下调整收发器的关键参数，例如速率、参考时钟、预加重（Pre-emphasis）和电压摆幅（Vod）。此外，它还支持链路测试和误码率（BER）分析，帮助我们验证设计的性能。 我们本次将详细介绍Intel Toolkit的使用方法以及intel官方提供的serdes相关参数仿真模拟工具的使用。

二、使用步骤

2.1 IP配置

在serdes_phy的IP核中勾选动态重配置这些选项，如下： Ip核会多这些管脚，在工程中定义这些信号 注意： 1、这些信号只需定义，直接连接就行，不做他用； 2、TX和RX端的serdes_phy都要按上图勾选。

IP不开启动态重配置时： IP开启动态重配置时：

2.2 上板验证

将RX和TX通过万兆单模双芯 LC-LC 光纤线（3m） +万兆单模光模块连接，分别编译TX和RX端工程然后加载设计文件：首先将编译生成的 SOF 文件下载到 FPGA 中，在quartus中打开toolkit工具，如下图： 将会出现以下界面 发送端页面： 接收端页面：

2.3 发送端参数验证

TX端主要可调参数包括Vod control，Pre-Emphasis：1st post-tap、1st Pre-Tap、2nd post-tap、2nd Pre-Tap。根据intel官方提供arria_10_pre_emphasis_and_output_swing_settings工具可以大致了解不同参数对信号波形的影响。

2.3.1不同参数对信号质量影响

参数1：Vod设置31 参数2：Vod设置20 参数3：Vod设置31；1st Pre-Tap：-10 参数4：Vod设置31；1st Pre-Tap：10 参数5：Vod设置31；1st Post-Tap：-10 参数6：Vod设置31；1st Post-Tap：10 参数7：Vod设置31；2nd Per-Tap：-5 参数8：Vod设置31；2nd Per-Tap：5 参数9：Vod设置31；2nd Post-Tap：-5 参数10：Vod设置31；2nd Post-Tap：5 2nd Post-Tap参数的配置需要配合其他参数进行调整，否则部分参数下会报错（toolkit软件上也是如此）

2.3.2发送端软件参数修改

右键test pattern设置为PRBS31（三条通道一样）；右键pre-emphasis设置预加重的等级和数量值，一般调整范围在（0~ -15），先调整第一等级，再调整第二等级；右键status设置为开始；设置完毕如下图：

2.4 接收端参数

点击receiver auto sweep进入发送端设置页面 接收端设置如下 Test pattern设置为PRBS31，run length per iteration一般设置大小为3s~5s；receiver settings主要设置预加重范围值，我这里设置了VGA DC Gain和CTLE AC Gain从０～７， 7. 设置完毕之后点击start按钮，等待 计算完成之后 点击create report查看计算结果；结果如下图 点击export将生成的结果保存再本地，打开表格如图所示：

查看最后一列的error的值，当为0表示没有误码，选择最佳的组合。 找到最佳预加重值后就是在quartus中约束了，可以在qsf文件中直接约束，也可以在quartus界面中进行约束； qsf文件约束语句如下：重新编译后，在界面中也可以查看 Quartus界面约束如下，约束完毕后，点击保存重新编译工程会同步到qsf文件中

三、其他使用场景（RX端使用Xilinx眼图观察）

赛灵思的ibert我们之前有介绍过链接: FPGA应用技巧之Xilinx 7系列收发器误码率测试IBERT使用指南（Intel A10 TX & Xilinx A7 RX） 对于没有loopback的情况，轮巡扫描参数只对rx端进行扫描（RX TERM）RX termination voltage 查看手册UG482对于RX TERM的描述有三种模式选择，根据选择使用协议不同来配置；眼图轮巡扫描中是按照programmable模式配置，去扫描不同幅值下的眼图效果；单次眼图扫描结果默认值跟赛灵思技术确认也不清楚，ibert的IP底层加密也无法查看。 我们只展示第二节参数部分眼图结果。

3.1 Vod=31时眼图

3.2 1st Pre-Tap=-15眼图

四、总结

Transceiver Toolkit 适用于需要高速数据传输的场景，例如通信系统、视频处理和数据中心应用。它可以帮助我们快速定位问题并优化设计，减少开发周期。 在使用 Transceiver Toolkit 时，确保设计中已启用动态可配置功能，并正确设置 IP 核参数。此外，测试过程中需要稳定的参考时钟和可靠的硬件连接，以避免测试结果受到外部因素的干扰。 通过合理使用 Quartus Transceiver Toolkit，可以显著提升 FPGA 高速收发器的性能和可靠性，从而满足复杂应用的需求。