探索Vivado HLS設(shè)計(jì)流，Vivado HLS高層次綜合設(shè)計(jì)

作者：Mculover666

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 通過例程探索Vivado HLS設(shè)計(jì)流

• 用圖形用戶界面和TCL腳本兩種方式創(chuàng)建Vivado HLS項(xiàng)目
• 用各種HLS指令綜合接口
• 優(yōu)化Vivado HLS設(shè)計(jì)來滿足各種約束
• 用不用的指令來探索多個(gè)HLS解決方案

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)中文件中包含一個(gè)矩陣乘法器的實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)矩陣inA和inB相乘得出結(jié)果，并且提供了一個(gè)包含了計(jì)算結(jié)果的testbench文件來與所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。

3.實(shí)驗(yàn)步驟
3.1.在Vivado HLS GUI界面中創(chuàng)建項(xiàng)目
3.1.1.啟動(dòng)Vivado HLS 2018.1

3.1.2.創(chuàng)建一個(gè)新的工程

添加提前創(chuàng)建好的源文件進(jìn)來，因?yàn)槲覀兲剿鞯氖窃O(shè)計(jì)流而不是編程：

添加提前創(chuàng)建好的測(cè)試文件進(jìn)來：

對(duì)于具體的FPGA進(jìn)行解決方案配置，如圖所示：

工程創(chuàng)建完成，綜合界面如圖所示：

3.2.在Vivado HLS 命令行中快速創(chuàng)建項(xiàng)目
在3.1節(jié)中采用GUI界面完成了創(chuàng)建工程的工作，這個(gè)工程命名和添加文件創(chuàng)建工程的工作可以由一個(gè)TCL腳本完成，可以大幅提高我們的效率~

3.2.1.打開Vivado HLS 命令行界面

3.2.2.編寫創(chuàng)建工程TCL腳本
新建一個(gè)文件run_hls_pynq.tcl，然后編寫以下工程配置：
# 創(chuàng)建工程
open_project -reset matrix_mult_prj

# 添加源文件和測(cè)試文件
add_files matrix_mult.cpp
add_files matrix_mult.h
add_files -tb matrix_mult_test.cpp

# 設(shè)置工程頂層
set_top matrix_mult

# 創(chuàng)建解決方案
open_solution -reset solution1

# 選擇具體的FPGA芯片配置
set_part {xc7z010clg400-1}
create_clock -period 5

# 模擬C代碼
csim_design

exit

3.2.3.在Vivado HLS命令行運(yùn)行TCL腳本
在剛剛打開的Vivado HLS命令行界面中輸入cd ,然后輸入目錄所在盤符，進(jìn)入目錄后使用命令vivado_hls -f run_hls_pynq.tcl即可運(yùn)行腳本，完整過程如圖所示：

這樣一個(gè)工程就創(chuàng)建好了；

3.2.4.在Vivado HLS命令行打開創(chuàng)建的工程
使用命令vivado_hls -p matrix_mult_prj即可在GUI界面打開工程，如圖：

3.3.Vidavo HLS中的設(shè)計(jì)優(yōu)化
3.3.1.文件作用c

• matrix_mult.cpp 包含了迭代計(jì)算矩陣乘法的代碼
• matrix_mult.h 包含了宏定義和函數(shù)聲明
• matrix_mult_test.cpp 測(cè)試文件，包含了使用HLS硬件解決方案計(jì)算和軟件計(jì)算的結(jié)果，并計(jì)算驗(yàn)證

3.3.2.運(yùn)行C仿真
點(diǎn)擊Run C Simulation按鈕，然后不用選擇，直接下一步，可以看到控制臺(tái)輸出：

3.3.2.使用HLS綜合C++代碼
點(diǎn)擊C Synthesis按鈕，Vivado HLS會(huì)開始綜合C++代碼，綜合完成后會(huì)自動(dòng)打開綜合報(bào)告，其中詳細(xì)的描述了設(shè)計(jì)的時(shí)序以及FPGA資源占用估算等：

3.3.3.C/RTL共同協(xié)作
點(diǎn)擊Run C/RTL Cosimulation按鈕，選擇生成verilog語言文件，設(shè)計(jì)完成后會(huì)自動(dòng)彈出結(jié)果，如圖所示：

3.3.4.新建一個(gè)解決方案進(jìn)行對(duì)比
點(diǎn)擊New Solution按鈕新建一個(gè)解決方案：

然后打開matrix_mult.cpp文件，選擇右邊的directive視圖，右擊Product，選擇Inser Directive，然后選擇PIPELINE，確定之后運(yùn)行C綜合來綜合出RTL設(shè)計(jì)，完成后同樣會(huì)彈出設(shè)計(jì)信息：

然后可以將報(bào)告與之前solution1的報(bào)告進(jìn)行對(duì)比，

3.3.5.分析
進(jìn)入Analysis視圖：

3.3.6.新建一個(gè)流水線解決方案

3.3.7.解決方案對(duì)比

3.4.接口綜合
3.4.1.TCL腳本新建工程
在F:/SOC/PYNQ-Z2/HLSproject/hls/tut3C文件夾，使用命令：
vivado_hls -f run_hls_pynq.tcl

3.4.2.打開工程
vivado_hls -p matrix_mult_prj

3.4.3.C Synthesis

編輯：hfy