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时间: 2024-06-19 19:02:52 浏览: 200

vivado高层次综合手册

Chapter 1: High-Level Synthesis Introduction to C-Based FPGA Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Understanding Vivado HLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Using Vivado HLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Data Types for Efficient Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Managing Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Design Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 RTL Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Exporting the RTL Design. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 Chapter 2: High-Level Synthesis C Libraries Introduction to the Vivado HLS C Libraries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Arbitrary Precision Data Types Library. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 HLS Stream Library. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 HLS Math Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 HLS Video Library. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 HLS IP Libraries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 HLS Linear Algebra Library. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 HLS DSP Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 Chapter 3: High-Level Synthesis Coding Styles Introduction to Coding Styles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 Unsupported C Constructs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 C Test Bench. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 Loops. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 Hardware Efficient C Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 C++ Classes and Templates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382 Assertions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 SystemC Synthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 Send Feedback High-Level Synthesis www.xilinx.com 5 UG902 (v2015.4) November 24, 2015 Chapter 4: High-Level Synthesis Reference Guide Command Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 GUI Reference . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 Interface Synthesis Reference. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488 AXI4-Lite Slave C Driver Reference. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 HLS Video Functions Library . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521 HLS Linear Algebra Library Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580 HLS DSP Library Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589 C Arbitrary Precision Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605 C++ Arbitrary Precision Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619 C++ Arbitrary Precision Fixed-Point Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638 Comparison of SystemC and Vivado HLS Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 662 Appendix A: Additional Resources and Legal Notices Xilinx Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670 Solution Centers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670 References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 670 Training Resources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671 Please Read: Important Legal Notices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671 ### Vivado高层次综合手册知识点概览 #### 一、高层次综合概述 **1.1 高层次综合（High-Level Synthesis, HLS）介绍** - **定义与意义：** 高层次综合是一种自动化的设计方法，它将高级编程语言（如C/C++/SystemC等）编写的算法转换为硬件描述语言（HDL），进而生成可被FPGA或ASIC实现的硬件电路。 - **应用场景：** HLS适用于加速计算密集型任务，特别是在FPGA设计中，能够极大地提高开发效率和降低设计复杂度。 **1.2 Vivado HLS介绍** - **背景与优势：** Vivado HLS是Xilinx提供的一款高层次综合工具，它能够帮助工程师快速地从C/C++代码生成高质量的RTL代码，支持多种优化策略以满足不同的性能需求。 - **工作流程：** 设计者首先用C/C++编写算法，通过Vivado HLS进行综合后得到RTL设计，最后经过布局布线等步骤生成最终的硬件配置文件。 #### 二、使用Vivado HLS **2.1 使用指南** - **环境搭建：** 在使用Vivado HLS之前，需要安装Xilinx Vivado Design Suite，并确保环境变量设置正确。 - **项目创建与管理：** 用户可以创建新的HLS项目，导入所需的C/C++源文件，设置综合选项。 - **代码优化与调试：** 提供了丰富的指令来指导综合器如何优化生成的硬件结构，包括循环展开、流水线设计等。 **2.2 数据类型选择** - **高效硬件数据类型：** 在C/C++中选择合适的数据类型对于生成高效的硬件至关重要。Vivado HLS支持多种数据类型，包括固定点、浮点等。 - **自定义数据类型：** 可以使用自定义的数据类型来减少资源占用或提高精度。 **2.3 接口管理** - **AXI接口：** AXI接口是现代FPGA设计中常用的一种高速接口标准。Vivado HLS提供了丰富的AXI接口库，方便用户集成外部存储器或其他IP模块。 - **其他接口：** 包括GPIO、I2C、SPI等常见接口的支持。 **2.4 设计优化** - **循环优化：** 循环是HLS设计中的关键结构之一，通过循环展开、并行化等技术可以显著提高性能。 - **流水线设计：** 利用流水线技术可以在不增加时钟频率的情况下提高吞吐量。 - **资源分配：** 控制硬件资源的使用，如DSP块、BRAM等，以达到最佳的性能和资源平衡。 **2.5 RTL验证** - **仿真验证：** 通过仿真验证来确保生成的RTL设计功能正确性。 - **形式验证：** 可以使用形式验证技术来证明设计的正确性。 - **物理验证：** 在实际布局布线之后进行物理验证，确保满足所有时序和功耗要求。 **2.6 导出RTL设计** - **导出流程：** 完成综合和优化后，可以将生成的RTL设计导出为VHDL或Verilog代码，以便进一步集成到更大的系统中。 #### 三、高层次综合C库 **3.1 HLS C库介绍** - **Arbitrary Precision Data Types Library：** 提供了任意精度的数据类型，适用于需要高精度计算的应用场景。 - **HLS Stream Library：** 支持数据流式处理，适用于通信协议处理等场合。 - **HLS Math Library：** 包含了大量的数学函数库，方便进行复杂的数学运算。 - **HLS Video Library：** 针对视频处理优化的函数库，适用于视频编码、解码等场景。 - **HLS IP Libraries：** 包括了各种预定义的IP核，可以方便地集成到设计中。 - **HLS Linear Algebra Library：** 提供了线性代数运算的支持，适用于信号处理等领域。 - **HLS DSP Library：** 面向数字信号处理应用的函数库。 #### 四、高层次综合编码风格 **4.1 编码风格指南** - **不受支持的C构造：** 需要注意某些C语言特性可能不被HLS工具所支持。 - **C测试平台：** 测试平台用于验证设计的功能正确性。 - **函数：** 函数的定义和调用在HLS设计中扮演着重要角色。 - **循环：** 循环结构是HLS设计的核心。 - **数组：** 数组的使用需要注意维度和存储方式的选择。 - **数据类型：** 合理选择数据类型对于生成高效硬件至关重要。 - **硬件友好型C代码：** 遵循特定的编码规范可以提高综合质量。 - **C++类和模板：** C++特性的支持使得设计更加灵活。 - **断言：** 断言可用于验证设计的正确性。 - **SystemC合成：** 对于需要更高级别抽象的设计，SystemC是一个好的选择。 #### 五、高层次综合参考指南 **5.1 命令参考** - **命令行操作：** 介绍了如何通过命令行操作来进行HLS设计的管理和优化。 **5.2 GUI参考** - **图形界面操作：** 使用Vivado HLS的图形界面来进行项目管理和设计调试。 **5.3 接口综合参考** - **AXI4-Lite Slave C Driver：** 提供了AXI4-Lite Slave接口的C驱动参考，便于用户进行接口设计。 **5.4 HLS视频函数库** - **视频处理函数：** 提供了一系列针对视频处理优化的函数库。 **5.5 HLS线性代数库函数** - **线性代数运算：** 提供了常用的线性代数运算函数。 **5.6 HLS DSP库函数** - **DSP运算：** 提供了面向数字信号处理的函数库。 #### 六、额外资源与法律声明 **6.1 Xilinx资源** - **解决方案中心：** 提供了Xilinx的各种解决方案和技术支持。 - **参考资料：** 包括文档、白皮书、案例研究等。 - **培训资源：** 提供了在线课程和研讨会等多种培训资源。 **6.2 法律声明** - **重要声明：** 关于版权、商标和其他法律事项的重要声明。以上是基于“vivado高层次综合手册”标题、描述、标签及部分内容生成的相关知识点概览，涵盖了HLS的基本概念、使用指南、库函数介绍以及编码风格等内容。希望这些知识点能帮助您更好地理解和应用高层次综合技术。

在 Vivado 综合中，您可以在源代码中使用预处理器指令来定义条件编译变量。这可以通过在 Vivado Design Suite 中添加一个宏来实现。这个宏将在综合过程中自动定义。要在 Vivado 中定义条件编译变量，请按照以下步骤操作： 1. 打开您的 Vivado 工程，并转到 "Tools" 菜单下的 "Settings"。 2. 在 "Settings" 窗口中，选择 "Project Settings" 选项卡，然后选择 "Verilog HDL" 或 "VHDL" 选项卡。 3. 单击 "Add" 按钮，然后输入您要定义的条件编译变量的名称和值。 4. 单击 "OK" 按钮保存您的更改。您可以在您的 Verilog 或 VHDL 代码中使用这个条件编译变量来控制代码的行为。

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