如何利用Tcl腳本在Manage IP方式下實(shí)現(xiàn)對(duì)IP的高效管理

在Vivado下，有兩種方式管理IP。一種是創(chuàng)建FPGA工程之后，在當(dāng)前工程中選中IP Catalog，生成所需IP，這時(shí)相應(yīng)的IP會(huì)被自動(dòng)添加到當(dāng)前工程中；另一種是利用Manage IP，創(chuàng)建獨(dú)立的IP工程，缺省情況下，IP工程的名字為magaged_ip_project。在這個(gè)工程中生成所需要的IP，之后把IP添加到FPGA工程中。Xilinx推薦使用第二種方法，尤其是設(shè)計(jì)中調(diào)用的IP較多時(shí)或者采用團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)時(shí)。Tcl作為腳本語言，在FPGA設(shè)計(jì)中被越來越廣泛地使用。借助Tcl可以完成很多圖形界面操作所不能完成的工作，從而，可提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度。Vivado對(duì)Tcl具有很好的支持，專門設(shè)置了Tcl Shell（純腳本模式）和Tcl Console（圖形界面模式）用于Tcl腳本的輸入和執(zhí)行。本文介紹了如何利用Tcl腳本在Manage IP方式下實(shí)現(xiàn)對(duì)IP的高效管理。

Manage IP的特點(diǎn)：

（1）Vivado在Manage IP模式下只顯示IP Catalog，便于直觀地定制IP；

（2）IP工程目錄獨(dú)立于FPGA工程目錄，可獨(dú)立管理并便于IP復(fù)用；

（3）對(duì)IP采用OOC（Out-of-Context）的綜合方式，生成相應(yīng)的DCP文件，添加到FPGA工程中，無需再次綜合；

與ISE Core Generator的不同之處：

（1）ISE Core Generator不同IP的生成文件會(huì)在同一目錄下，而Vivado下每個(gè)IP有獨(dú)立的文件夾，該文件夾下包含了IP所有相關(guān)文件，這為IP復(fù)用提供了便利；

（2）ISE Core Generator生成的IP定制文件為.xco，Vivado生成IP的定制文件為.xci；

（3）ISE Core Generator生成的網(wǎng)表文件為.ngc，Vivado生成的網(wǎng)表文件為.dcp，DCP不僅包含網(wǎng)表文件還包含約束文件；

（4）ISE Core Generator不支持Tcl腳本，Vivado則支持Tcl腳本；

Vivado下IP生成文件：

（1）用于綜合的RTL文件和約束文件；

（2）實(shí)例化模板文件；

（3）行為級(jí)仿真文件；

（4）綜合后的網(wǎng)表文件DCP；

（5）用于第三方綜合工具的Stub文件；

（6）例子工程；

生成文件是可以定制的，這可通過generate_target命令完成，同時(shí)，生成的文件也可以通過reset_target被清除掉，如Tcl腳本 1所示。

Vivado下每個(gè)對(duì)象都有自己的屬性，這些屬性可通過report_property顯示。managed_ip_project的屬性如圖 1所示。圖中綠色線條標(biāo)記了該工程所在目錄；紅色方框MANAGED_IP屬性值為1，表明該工程為IP工程；藍(lán)色方框是我們創(chuàng)建或修改IP工程設(shè)置時(shí)最常用的一些屬性。Tcl腳本 2中第1行語句用于顯示IP工程屬性，第2~4行語句用于設(shè)置仿真工具、目標(biāo)語言和芯片型號(hào)。set_property命令的第一個(gè)參數(shù)為屬性名，第二個(gè)參數(shù)為屬性值，第三個(gè)參數(shù)為屬性所屬對(duì)象。

采用Vivado Manage IP創(chuàng)建IP工程后，可能會(huì)遇到以下情況：（1）軟件版本升級(jí)，例如Vivado由2013.4升級(jí)至2014.2；（2）芯片型號(hào)改變，例如芯片型號(hào)由XC7K325TFFG676-2變?yōu)閄C7K160TFFG676-2；（3）A項(xiàng)目中的一些IP在B項(xiàng)目中也被使用，且這些IP參數(shù)配置完全相同。上述三種情況均可通過Tcl命令完成。

第一種情況：軟件版本升級(jí)

假如用Vivado 2013.4創(chuàng)建的IP工程，當(dāng)軟件版本升級(jí)至2014.2時(shí)，需要將IP重新生成。此時(shí)，若用Vivado 2014.2打開該工程會(huì)彈出如圖 2所示的對(duì)話框。選擇圖中藍(lán)色方框標(biāo)記的選項(xiàng)打開工程，通過report_ip_status命令顯示當(dāng)前IP狀況，如圖 3所示。

圖 3中藍(lán)色方框顯示了IP處于鎖定狀態(tài)，可通過get_property查看IS_LOCKED屬性確定；紅色方框顯示了IP當(dāng)前版本號(hào)和建議升級(jí)到的新版本號(hào)。相應(yīng)的Tcl腳本如Tcl腳本 3所示。對(duì)處于鎖定狀態(tài)的IP可選擇升級(jí)，這可通過Tcl腳本 4完成指定IP的升級(jí)。Tcl腳本 4可內(nèi)嵌到Vivado中作為用戶常用命令。

第二種情況：芯片型號(hào)改變

若芯片型號(hào)改變，首先要對(duì)舊型號(hào)芯片對(duì)應(yīng)的工程做備份處理，這可通過archive_project命令完成；然后修改芯片型號(hào)。相應(yīng)的Tcl腳本如Tcl腳本 5所示。完成這些操作之后，會(huì)發(fā)現(xiàn)IP處于鎖定狀態(tài)，此時(shí)可通過Tcl腳本 4對(duì)IP升級(jí)。

第三種情況：A項(xiàng)目中的一些IP在B項(xiàng)目中也被使用，且這些IP參數(shù)配置完全相同

在這種情況下，可將A項(xiàng)目中的IP導(dǎo)入到B項(xiàng)目的IP工程中，這可通過import_ip命令完成，如Tcl腳本 6所示。Import_ip的第一個(gè)參數(shù)為原始IP所在目錄，第二個(gè)參數(shù)為該IP的新名字，缺省情況下與原始IP名一致。導(dǎo)入之后，可通過Tcl腳本 4重新生成IP。

如前所述，Vivado下生成的IP都有獨(dú)立的文件目錄，在添加IP到Vivado FPGA工程中時(shí)，若采用圖形界面方式就需要一個(gè)一個(gè)地瀏覽到IP所在文件目錄，找到.xci文件，然后添加到工程中，如果調(diào)用的IP較多，顯然這種方式不夠高效。此時(shí)可用Tcl腳本 7所示的Tcl命令找到所有IP相關(guān)文件，文件類型可以是xci或dcp。該命令會(huì)返回完整的文件路徑，如Tcl腳本 6中的文件路徑。然后通過add_files命令將其添加到當(dāng)前工程中。

此外，有些IP會(huì)有例子工程，這些例子工程帶有完整的測(cè)試激勵(lì)，可對(duì)IP進(jìn)行仿真，以理解IP的輸入/輸出時(shí)序，也可單獨(dú)生成bit文件?？赏ㄟ^open_example_project命令打開例子工程，如Tcl腳本 8所示。

與ISE Core Generator相比，Vivado Manage IP對(duì)IP的管理更加便捷，加之Vivado對(duì)Tcl腳本的支持，利用Tcl腳本可實(shí)現(xiàn)對(duì)IP更高效的管理，進(jìn)一步加強(qiáng)FPGA設(shè)計(jì)自動(dòng)化的程度。

審核編輯：黃飛