Vivado HLS教程：使用高层次综合优化ZYNQ开发平台

本文档主要介绍了使用Vivado HLS进行FPGA设计的相关知识，特别是针对2015版新国标充电说明。Vivado HLS是一个高层次综合工具，它允许开发者使用C，C++语言规范对Xilinx可编程器件进行编程，无需手动创建硬件描述语言（如VHDL或Verilog）。通过HLS，可以更高效地优化设计，减少执行周期和FPGA资源使用。 1.1 工程路径 在Vivado HLS工程中，设计流程包括创建HLS工程，生成bit文件等步骤。工程文件组织清晰，便于管理和调试。 1.2 Vivado HLS特性 - **HLS Pragmas**：通过在C或C++代码中插入HLS Pragmas，可以指定特定的硬件优化指令，如减少执行周期、减少资源使用。用户可以在右侧边栏的Directive中查看和插入这些语句。 - **库支持**：Vivado HLS提供丰富的库支持，包括任意精度的数据类型、流数据结构模型、数学运算和视频处理函数。例如，支持浮点和定点运算，如cosf、sinf、sqrt等，并提供了视频处理库如AXIvideo2cvMat、CvtColor等。 1.2.1 Vivado HLS库 - **任意精度数据类型**：Vivado HLS支持自定义整数和定点数据类型，如ap_cint.h、ap_int.h和systemc.h。 - **流**：流数据结构模型允许高效处理并行数据流，适合高速数据传输。 - **HLS Math**：广泛支持标准C数学函数，如math.h头文件中的函数。 - **HLS 视频库**：支持视频处理的C++接口，包括图像转换、滤波、特征检测等功能。 2. HLS与Vivado的集成 Vivado HLS与Vivado工具紧密集成，用户可以利用HLS完成设计的高层次综合，然后通过Vivado进行实现和布局布线，最终生成可用于FPGA的bit文件。一个示例工程路径是`/vivado/led_control/led_control.runs/impl_1/design_1_wrapper.bit`。 3. 应用实例 通过LED控制实验，学习了HLS设计流程，理解了如何使用HLS Pragmas进行性能优化和资源管理。 4. 验证与优化 Vivado HLS通过两步流程验证设计：首先是软件模拟，确保与高级语言程序行为一致；其次是生成RTL视图进行硬件验证。这使得用户能够在不牺牲控制权的情况下，探索多种架构方案，优化设计性能。 总结，Vivado HLS是Xilinx提供的高效工具，它降低了FPGA设计的门槛，提高了设计效率，同时保持了对硬件特性的精细控制。对于ZYNQ开发平台，HLS教程提供了详细的指导，帮助开发者充分利用其优势进行系统设计。