vitis HLS设计案例

以下是一个简单的 Vitis HLS 设计案例：

假设我们有一个输入为整数数组和一个常数值的函数，需要将数组中的每个元素与该常数值相加并返回新的数组。我们可以使用 Vitis HLS 设计这个函数。

第一步：定义输入和输出

我们需要定义输入和输出的数据类型和大小。在这个案例中，我们定义输入为一个大小为 10 的整数数组和一个常数值，输出为一个大小为 10 的整数数组。因此，我们可以使用以下代码定义输入和输出：

#define N 10

typedef int in_data_t;
typedef int out_data_t;

void array_add(in_data_t input[N], in_data_t constant, out_data_t output[N]) {
    ...
}

第二步：编写算法

我们需要编写一个算法，将输入数组中的每个元素与常数值相加，并将结果存储在输出数组中。这可以使用一个简单的 for 循环完成，如下所示：

void array_add(in_data_t input[N], in_data_t constant, out_data_t output[N]) {
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        output[i] = input[i] + constant;
    }
}

第三步：进行 Vitis HLS 优化

在进行 Vitis HLS 优化之前，我们需要将输入和输出数据类型转换为 ap_int 和 ap_fixed 类型，以便在 FPGA 上进行计算。我们还需要添加一些 HLS 指令来告诉编译器如何优化代码。

#include "ap_int.h"
#include "ap_fixed.h"

#define N 10

typedef ap_int<32> in_data_t;
typedef ap_int<32> out_data_t;

#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=return bundle=control
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=input bundle=control
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=constant bundle=control
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=output bundle=control

void array_add(in_data_t input[N], in_data_t constant, out_data_t output[N]) {
    #pragma HLS PIPELINE II=1
    #pragma HLS INTERFACE axis port=input
    #pragma HLS INTERFACE axis port=output

    for (int i = 0; i < N; i++) {
        #pragma HLS UNROLL
        output[i] = input[i] + constant;
    }
}

在这个例子中，我们使用了以下 HLS 指令：

- `#pragma HLS PIPELINE II=1`：指定流水线间隔为 1，以最大化吞吐量。
- `#pragma HLS INTERFACE axis port=input` 和 `#pragma HLS INTERFACE axis port=output`：指定输入和输出流的类型为 AXIS，这是一种常用的数据接口。
- `#pragma HLS UNROLL`：指定循环展开，以最大化吞吐量。

第四步：编译和验证

最后，我们需要使用 Vivado HLS 编译代码，并在 FPGA 上验证结果是否与预期相符。这可以通过 Vivado 开发环境中的仿真和合成工具完成。如果一切正常，我们可以将生成的 IP 核组成一个 Vivado 设计，并将其部署到 FPGA 上以实现加速。