探索Vivado HLS設計流，Vivado HLS高層次綜合設計

作者：Mculover666

1.實驗目的
通過例程探索Vivado HLS設計流

• 用圖形用戶界面和TCL腳本兩種方式創建Vivado HLS項目
• 用各種HLS指令綜合接口
• 優化Vivado HLS設計來滿足各種約束
• 用不用的指令來探索多個HLS解決方案

2.實驗內容
實驗中文件中包含一個矩陣乘法器的實現，實現兩個矩陣inA和inB相乘得出結果，并且提供了一個包含了計算結果的testbench文件來與所得結果進行對比驗證。

3.實驗步驟
3.1.在Vivado HLS GUI界面中創建項目
3.1.1.啟動Vivado HLS 2018.1

3.1.2.創建一個新的工程

添加提前創建好的源文件進來，因為我們探索的是設計流而不是編程：

添加提前創建好的測試文件進來：

對于具體的FPGA進行解決方案配置，如圖所示：

工程創建完成，綜合界面如圖所示：

3.2.在Vivado HLS 命令行中快速創建項目
在3.1節中采用GUI界面完成了創建工程的工作，這個工程命名和添加文件創建工程的工作可以由一個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.編寫創建工程TCL腳本
新建一個文件run_hls_pynq.tcl，然后編寫以下工程配置：
# 創建工程
open_project -reset matrix_mult_prj

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

# 設置工程頂層
set_top matrix_mult

# 創建解決方案
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，進入目錄后使用命令vivado_hls -f run_hls_pynq.tcl即可運行腳本，完整過程如圖所示：

這樣一個工程就創建好了；

3.2.4.在Vivado HLS命令行打開創建的工程
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中的設計優化
3.3.1.文件作用c

• matrix_mult.cpp 包含了迭代計算矩陣乘法的代碼
• matrix_mult.h 包含了宏定義和函數聲明
• matrix_mult_test.cpp 測試文件，包含了使用HLS硬件解決方案計算和軟件計算的結果，并計算驗證

3.3.2.運行C仿真
點擊Run C Simulation按鈕，然后不用選擇，直接下一步，可以看到控制臺輸出：

3.3.2.使用HLS綜合C++++代碼
點擊C Synthesis按鈕，Vivado HLS會開始綜合C++代碼，綜合完成后會自動打開綜合報告，其中詳細的描述了設計的時序以及FPGA資源占用估算等：

3.3.3.C/RTL共同協作
點擊Run C/RTL Cosimulation按鈕，選擇生成verilog語言文件，設計完成后會自動彈出結果，如圖所示：

3.3.4.新建一個解決方案進行對比
點擊New Solution按鈕新建一個解決方案：

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，確定之后運行C綜合來綜合出RTL設計，完成后同樣會彈出設計信息：

然后可以將報告與之前solution1的報告進行對比，

3.3.5.分析
進入Analysis視圖：

3.3.6.新建一個流水線解決方案

3.3.7.解決方案對比

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