Vivado綜合參數(shù)設(shè)置

如果你正在使用Vivado開發(fā)套件進行設(shè)計，你會發(fā)現(xiàn)綜合設(shè)置中提供了許多綜合選項。這些選項對綜合結(jié)果有著潛在的影響，而且能夠提升設(shè)計效率。為了更好地利用這些資源，需要仔細研究每一個選項的功能。本文將要介紹一下Vivado的綜合參數(shù)設(shè)置。

一、Vivado綜合參數(shù)介紹

在Vivado中，默認情況下，綜合器會根據(jù)指定的目標(biāo)芯片和設(shè)定的優(yōu)化策略來產(chǎn)生最優(yōu)的電路實現(xiàn)方案。常用的選項都可以在下圖菜單中設(shè)置。

1、flatten_hierarchy

這個參數(shù)決定了Vivado綜合工具將如何控制層次結(jié)構(gòu)，一般默認為rebuilt，主要有以下3個參數(shù)選項：

（1）full

表示采用完全展平層次結(jié)構(gòu)，只留下頂層。只保留頂層層次，執(zhí)行邊界優(yōu)化 。

（2）none

表示采用不展平層次結(jié)構(gòu)， 綜合后的輸出具有與原始RTL相同的層次結(jié)構(gòu)，且不執(zhí)行邊界優(yōu)化 。

（3）rebuilt

表示允許綜合工具展平層次結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)原始RTL重建層次結(jié)構(gòu)。 此值允許跨邊界優(yōu)化的QoR優(yōu)勢，最終層次結(jié)構(gòu)與RTL類似，便于分析。

2、gated_clock_conversion

控制綜合工具的轉(zhuǎn)換時鐘邏輯能力，使用門控時鐘轉(zhuǎn)換還需要使用RTL屬性才能工作。

3、fsm_extraction

控制狀態(tài)機的編碼方式綜合方式，默認值為auto，此時vivado會自動推斷最佳的編碼方式，它有以下幾個選項：關(guān)閉、sequential、獨熱碼、自動等等，其設(shè)定的FSM編碼方式優(yōu)先于HDL代碼中定義的方式。

4、fsm_encoding

設(shè)置針對某個狀態(tài)機設(shè)定編碼方式，綜合屬性 -fsm_coding的優(yōu)先級高于-fsm_extraction，但如果HDL代碼中已經(jīng)定義了編碼方式，該設(shè)定將無效。

5、 Keep_equivalent_registers

設(shè)置是否保留等效寄存器，equivalent registers也就是等效寄存器，共享輸入數(shù)據(jù)的寄存器。 勾選時，等效寄存器不會合并； 不勾選時，等效寄存器會被合并。

6、resource_sharing

設(shè)置算術(shù)運算通過資源共享來優(yōu)化設(shè)計資源，默認值為auto。

7、control_set_opt_threshold

設(shè)置是否開啟控制集的優(yōu)化，以減少控制集的個數(shù)，但會增加LUT資源消耗。 觸發(fā)器的控制集由時鐘信號、復(fù)位/置位信號和使能信號構(gòu)成，通常只有{clk，set/rst，ce}均相同的觸發(fā)器才可以被放置在一個SLICE中，但開啟這個參數(shù)后3個觸發(fā)器會被放置到同一個SLICE中。

8、no_lc

是否開不允許出現(xiàn)LUT整合。 通過LUT整合可以降低LUT的資源消耗，但也可能導(dǎo)致布線擁塞。 因此，xilinx建議，當(dāng)整合的LUT超過了LUT總量的15%時，應(yīng)考慮勾選-no_lc，關(guān)掉LUT整合。

9、shreg_min_size

影響移位寄存器的實現(xiàn)方式，默認值為３。 當(dāng)HDL代碼描述的移位寄存器深度大于此設(shè)定值時，將采用“觸發(fā)器+SRL+觸發(fā)器”的方式實現(xiàn)，其中SRL由LUT實現(xiàn)。

10、bufg

控制綜合時推斷出來的BUFG數(shù)量。 當(dāng)綜合過程中看不到設(shè)計網(wǎng)表中的其他BUFG時，Vivado設(shè)計工具會使用此選項，可以推斷出指定的數(shù)量，并跟蹤在RTL中實例化的BUFG數(shù)量。 例如，如果bufg選項設(shè)置為12并且在RTL中實例化了三個BUFG，則該工具最多可以推斷出9個BUFG。

11、fanout_limit

設(shè)置全局信號高扇出數(shù)目，但當(dāng)HDL代碼中有MAX_FANOUT時，該屬性失效。

12、directive

設(shè)置不同的優(yōu)化策略，主要選項參數(shù)如下：

• Default，默認設(shè)置。
• RuntimeOptimized，執(zhí)行最短時間的優(yōu)化選項，會忽略一些RTL優(yōu)化來減少綜合運行時間。
• AreaOptimized_high/medium，執(zhí)行一些通用的面積優(yōu)化。
• AlternateRoutability，使用算法提高布線能力，減少MUXF和CARRY的使用。
• AreaMapLargeShiftRegToBRAM，將大型的移位寄存器用塊RAM來實現(xiàn)。
• AreaMultThresholdDSP，會更多地使用DSP塊資源。
• FewerCarryChains，位寬較大的操作數(shù)使用查找表（LUT）實現(xiàn)，而不用進位鏈。

13、max_bram

設(shè)定當(dāng)前工程的最大塊RAM數(shù)量，通常在設(shè)計中有黑盒或第三方網(wǎng)表時使用，默認設(shè)置為-1時，表示使用當(dāng)前芯片的最大塊RAM數(shù)量。

max_uram：指定ultra ram最大使用個數(shù)。 max_bram_cascade_height：指定bram最大級聯(lián)數(shù)。 max_uram_cascade_height：指定uram最大級聯(lián)數(shù)。

14、max_dsp

設(shè)定當(dāng)前工程的胡最大塊DSP的數(shù)量。 與max_ram一樣。

15、cascase_dsp

控制sum DSP塊輸出中的加法器，默認為auto。 auto表示使用塊內(nèi)置加法器鏈計算DSP輸出的總和。 tree強制在結(jié)構(gòu)中(Fabric)實現(xiàn)總和。

16、tcl.pre和tcl.post

在綜合之前和之后立即運行的Tcl文件

二、重要選項介紹

1、Report Setting

設(shè)置是否開啟綜合資源消耗報告，默認開啟即可，如果不需要看，可以關(guān)閉。

2、Setting設(shè)置中的Strategy

這里可選不同優(yōu)化策略設(shè)計，使得設(shè)計滿足相應(yīng)的需求，如下圖所示：

(1) “速度優(yōu)化”：使時鐘頻率最快。 面積和功耗可能更大。

(2) “平衡優(yōu)化”：在速度和面積之間取得平衡。

(3) “面積優(yōu)化”：使元素數(shù)量最少，但可能會影響時鐘速度和功耗。

(4) “功耗優(yōu)化”：降低功耗。

三、HDL代碼設(shè)置綜合屬性

1、srl_style

srl_style可設(shè)定移位寄存器的不同實現(xiàn)方式，主要有以下幾種方式：

(* srl_style = “srl_reg” )，實現(xiàn)移位寄存器為SRL + FF結(jié)構(gòu)。
( srl_style = “reg_srl” )，實現(xiàn)移位寄存器為FF + SRL結(jié)構(gòu)。
( srl_style = “reg_srl_reg” )，實現(xiàn)移位寄存器為FF + SRL + FF 結(jié)構(gòu)。
( srl_style = “register” )，實現(xiàn)移位寄存器為純FF結(jié)構(gòu)。
( srl_style = “srl” *)，實現(xiàn)移位寄存器為純SRL結(jié)構(gòu)。

其中SRL可以有效減小面積，相比級聯(lián)寄存器的結(jié)構(gòu)性能要更好，如果再加了FF，時序性能更好。

2、ram_style和rom_style

定義存儲器實現(xiàn)方式，主要有以下幾種方式：

(*ram_style = "block" *)，表示用Block RAM實現(xiàn)
(*ram_style = "reg" *)，表示用寄存器實現(xiàn)
(*ram_style = "distributed" *)，表示用分布式 RAM實現(xiàn)
(*ram_style = "uram" *)，表示用uram實現(xiàn)

3、use_dsp48

定義實現(xiàn)這部分算術(shù)運算使用dsp資源進行實現(xiàn)，常用形式為：( use_dsp48=“yes” )。

(*use_dsp48=“yes”*) reg test;

4、dont_touch

dont_touch可以防止相關(guān)內(nèi)容被邏輯優(yōu)化，常用形勢為：( dont_touch =“yes” )

(*dont_touch =“yes”*)  reg test;

5、max_fanout

設(shè)置當(dāng)前信號的最大扇出數(shù)目，常用形式為：(* max_fanout = “20”*)

（*MAX_FANOUT = 50 *） reg test;