526互联

关于 Vivado HLS

发布时间 2023-06-14 15:29:38作者: 可达达鸭

1. 用来作什么

  • HLS(High Level Synthesis)
  • Xilinx推出的可以直接使用C/C++/SystemC对Xilinx系列的FPGA进行编程，提高抽象等级，减少开发时间。
  • 数字IC设计过程中不同的抽象等级：
  • 这里引申一下行为级和RTL级的区别
    • RTL级：寄存器传输级，使用寄存器这一级别的描述方式来描述，要求可综合，
    • 行为级：通过行为语句描述电路要实现的功能，而不涉及具体结构，不考虑电路实现。
  • HLS在系统级对电路算法进行描述，然后由Vivado HLS编译器将C代码综合成HDL描述，之后再进行逻辑综合，得到的网表可以直接映射到FPGA的器件上。

2. HLS 综合过程

  • 分析，处理基于C的代码，加上用户所给出的指令和约束，来创建RTL描述，综合结束后得到Verilog/VHDL编写的RTL设计文档。
  • 综合得到的RTL模型，可以放到HLS中进行C/RTL的协同仿真，Vivado HLS会自动产生一个测试集，进一步验证RTL设计的正确性。

3. 验证之后的打包

  • 使用Vivado HLS的IP打包功能，那么HLS设计可以以IP核的形式被用到其它Xilinx工具中。

4. 接口综合 & 算法综合

  • 做HLS时，设计者需要注意 接口综合以及算法综合。
  • 接口综合
    • 指接口类型及接口使用的协议，通过工具接口综合获取代码中参数、返回值（类型、位宽、方向）以及端口行为（协议）得到，也可以自己为接口选择协议。
  • 算法综合
    • 从代码中推断出各种运算操作，转换成RTL语句。主要包括以下三个阶段
      • （1）解析出数据通路和控制元件
      • （2）调度和绑定
        • 调度是把由 C 代码解释得到的 RTL 语句翻译成一组运算。
        • 绑定是调度好了的运算和目标芯片上的实际资源联系起来的过程。资源的功能和时序特性可能会影响调度，所以绑定得到的信息还会反馈给调度。
      • （3）优化
        • 设计者对设计的某些指标以及资源的利用情况加以限制（如时钟），对设计进行优化。
        • 施加指令，映射到代码的某些特征上，比如可以指定HLS如何处理C识别出来的循环或数组。

5. HLS库

  • 包含了一系列的库，可以更方便的建模和综合。