Vivado设计之HLS开发详细步骤

对于Vivado Hls来说，输入包括Tesbench，C/C++源代码和Directives，相应的输出为IP Catalog，DSP和SysGen，特别的，一个工程只能有一个顶层函数用于综和，这个顶层函数下面的子函数也是可以被综合的，会生成相应的VHDL和Verilog代码，所以，C综合后的RTL代码结构通常是跟原始C描述的结构是一致的，除非是子函数功能很简单，所需要的逻辑量很小。 通常在main函数以下的函数都可以被综合，也就是说，并不是所有的C/C++都可以被综合，动态内存分配和涉及到操作系统层面的操作不可以被综合。

本文结构框架：

• Creat New Project新建文档
• C simulation
• C systhesis
• RTL级仿真
• IP封装
• 总结

1.Creat New Project新建文档:

新建一个Project name，点next（这里选取简单的4选1数据选择器为例，主要是说明流程）

在Add Files里添加mux41.c文件，点next

添加mux41_test测试文件，点next

点Part，这里选择Board下面的Zedboard Zynq开发板，然后点OK和finish

注释：

mux41.c代码：
#include "mux41.h"
int1 mux41(int1 sig_a, int1 sig_b,int1 sig_c,int1 sig_d, int select)
{
    if(select==0)
       return sig_a;
    else if(select==1)
       return sig_b;
    else if(select==2)
       return sig_c;
    else if(select==3)
       return sig_d;
}

mux41.h代码：(头文件)
#include 

mux41_tb代码：
#include 
#include "mux41.h"
int main(void)
{
    int res1 = 0;
    int res2 = 0;
    int res3 = 0;
    int res4 = 0;
  res1=mux41(1,0,0,0,0);
    res2=mux41(0,1,0,0,1);
    res3=mux41(0,0,1,0,2);
    res4=mux41(0,0,0,1,3);
    if(res1 && res2 && res3 && res4)
        printf("test passed, well done!/n");
    return 0;
}

2.C simulation:

在菜单里Project>Run C simulation，C simulation可以得到csim文件

从图中看到，可以看到test passed,well done!，证明结果是正确的：

3.C systhesis:

在菜单里Solution>Run C Systhesis>Active solution，综合会得到syn文件

注意综合得到的verilog代码的可读性很差，不需要读懂，所以大多数优化都在C这个层面去做的，下面是综合后的verilog代码：

// ==============================================================
// RTL generated by Vivado(TM) HLS - High-Level Synthesis from C, C++ and SystemC
// Version: 2016.3
// Copyright (C) 1986-2016 Xilinx, Inc. All Rights Reserved.
// 
// ===========================================================
`timescale 1 ns / 1 ps 
(* CORE_GENERATION_INFO="mux41,hls_ip_2016_3,{HLS_INPUT_TYPE=c,HLS_INPUT_FLOAT=0,HLS_INPUT_FIXED=1,HLS_INPUT_PART=xc7z020clg484-
1,HLS_INPUT_CLOCK=10.000000,HLS_INPUT_ARCH=others,HLS_SYN_CLOCK=5.258000,HLS_SYN_LAT=0,HLS_SYN_TPT=none,HLS_SYN_MEM=0,HLS_SYN_DSP=0,HLS_SYN_FF=0,HLS_SYN_LUT=41}" *)
module mux41 (
        ap_start,
        ap_done,
        ap_idle,
        ap_ready,
        sig_a,
        sig_b,
        sig_c,
        sig_d,
        select_r,
        ap_return
);
parameter    ap_const_lv32_0 = 32'b00000000000000000000000000000000;
parameter    ap_const_lv32_1 = 32'b1;
parameter    ap_const_lv32_2 = 32'b10;
input   ap_start;
output   ap_done;
output   ap_idle;
output   ap_ready;
input  [0:0] sig_a;
input  [0:0] sig_b;
input  [0:0] sig_c;
input  [0:0] sig_d;
input  [31:0] select_r;
output  [0:0] ap_return;
wire   [0:0] tmp_fu_60_p2;
wire   [0:0] tmp_1_fu_66_p2;
wire   [0:0] sel_tmp1_fu_86_p2;
wire   [0:0] sel_tmp2_fu_92_p2;
wire   [0:0] sel_tmp_fu_78_p3;
wire   [0:0] tmp_2_fu_72_p2;
wire   [0:0] tmp7_fu_106_p2;
wire   [0:0] sel_tmp5_fu_112_p2;
wire   [0:0] p_0_fu_98_p3;
assign ap_done = ap_start;
assign ap_idle = 1'b1;
assign ap_ready = ap_start;
assign ap_return = ((sel_tmp5_fu_112_p2[0:0] === 1'b1) ? p_0_fu_98_p3 : sig_d);
assign p_0_fu_98_p3 = ((sel_tmp2_fu_92_p2[0:0] === 1'b1) ? sig_b : sel_tmp_fu_78_p3);
assign sel_tmp1_fu_86_p2 = (tmp_fu_60_p2 ^ 1'b1);
assign sel_tmp2_fu_92_p2 = (tmp_1_fu_66_p2 & sel_tmp1_fu_86_p2);
assign sel_tmp5_fu_112_p2 = (tmp7_fu_106_p2 | tmp_fu_60_p2);
assign sel_tmp_fu_78_p3 = ((tmp_fu_60_p2[0:0] === 1'b1) ? sig_a : sig_c);
assign tmp7_fu_106_p2 = (tmp_1_fu_66_p2 | tmp_2_fu_72_p2);
assign tmp_1_fu_66_p2 = ((select_r == ap_const_lv32_1) ? 1'b1 : 1'b0);
assign tmp_2_fu_72_p2 = ((select_r == ap_const_lv32_2) ? 1'b1 : 1'b0);
assign tmp_fu_60_p2 = ((select_r == ap_const_lv32_0) ? 1'b1 : 1'b0);
endmodule //mux41

4.RTL级仿真:

在菜单里Solution>RunC/RTL cosimulation，需要对Co-similation Dialog设置如下：

得到如下结果，我们会发现Verilog的Status是pass，证明C/RTL cosimulation成功:

然后我们点开波形查看窗口，此时会自动打开Vivado软件，从图中看到，mux41的功能正确：

5.IP封装:
在菜单里Solution>Export TL，设置如下：

IP封装后，会得到impl文件，其中就有我们所需要的三个子文件ip，verilog，vhdl

总结:

事实上，在整个流程中，用户先创建一个设计 C、C++ 或 SystemC 源代码，以及一个C的测试平台。随后需要用 GCC/G++或 Visual C++ 仿真器验证设计的系统行为。一旦行为设计运行良好，对应的测试台的问题全部解决，就可以通过 Vivado HLS Synthesis 运行设计，生成 RTL 设计，代码可以是 Verilog，也可以是 VHDL。有了 RTL 后，随即可以执行设计的 Verilog 或 VHDL 仿真，或使用工具的C封装器技术创建 SystemC 版本。然后可以进行System C架构级仿真，进一步根据之前创建的 C 测试平台，验证设计的架构行为和功能。设计固化后，就可以通过 Vivado 设计套件的物理实现流程来运行设计，将设计编程到器件上，在硬件中运行和/或使用 IP 封装器将设计转为可重用的 IP。随后使用 IP 集成器将 IP 集成到设计中，或在系统生成器 （System Generator） 中运行 IP。

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编辑：hfy