Vitis HLS 仿真 C++ 工具代码分享

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v1.0 24-02-22 C++ 打印秒级时间戳，向 TXT 文件写入多维数组

2 C++ 打印秒级时间戳

需求：由于自己目前一个 HLS 仿真脚本需要运行 1个多小时，先打算通过打印时间戳的方式找出最耗时的部分，然后想办法优化。

具体代码如下：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <ctime>

// Get current timestamp (in seconds)
long long getCurrentTimestampInSeconds() {
    auto now = std::chrono::system_clock::now();
    auto now_seconds = std::chrono::time_point_cast<std::chrono::seconds>(now);
    return now_seconds.time_since_epoch().count();
}

// Convert timestamp to date-time string
std::string timestampToDateTimeString(long long timestamp) {
    auto time = std::chrono::system_clock::from_time_t(timestamp);
    std::time_t c_time = std::chrono::system_clock::to_time_t(time);
    char buffer[80];
    std::strftime(buffer, 80, "%Y-%m-%d %H:%M:%S", std::localtime(&c_time));
    return std::string(buffer);
}

void print_timestamp() {
    // 1 Get current timestamp (seconds)
    long long timestamp_seconds = getCurrentTimestampInSeconds();
    std::cout << "Current timestamp (seconds): " << timestamp_seconds << std::endl;
    // 2 Convert timestamp to date-time string and print it
    std::string datetime_string = timestampToDateTimeString(timestamp_seconds);
    std::cout << "Current date and time: " << datetime_string << std::endl;
}

HLS 仿真输出：

Current timestamp (seconds): 1708591115
Current date and time: 2024-02-22 16:38:35

C++ 代码在线调试 | 菜鸟工具
使用方式：将上述代码复制到 testbench 对应的cpp中。再需要打印时间戳时，调用 print_timestamp() 函数即可在 vitis hls 的控制台打印当前时间。（也可以放到一个额外的 cpp 文件中，然后testbench 包含该cpp对应的头文件即可）
代码解析：
在C++中打印时间戳，可以使用标准库 <chrono> 和 <ctime> 来获取当前时间，并将其转换为时间戳。调用 getCurrentTimestampInSeconds 函数会返回当前时间的秒级时间戳。然后可以使用 <ctime> 头文件中的函数来将时间戳转换为年月日小时分秒的格式。

在 timestampToDateTimeString 函数中，先将时间戳转换为 std::chrono::system_clock 类型的时间点，然后使用将其转换为 std::time_t 类型。最后使用 std::strftime 函数将 std::time_t 类型的时间转换为日期时间字符串。

在 print_timestamp 中先获取秒级时间戳，再将时间戳转换为日期时间字符串并打印出来。

3 向 TXT 文件写入多维数组

我比较喜欢用 python 脚本生成测试激励(存储到 txt 文件中，一行一个数据)，然后 HLS testbench 读取激励文件。同时 hls 仿真结果也会写入到指定的 TXT 文件，用于与参考值进行详细对比，从而验证硬件代码是否功能正确。

这里以向 TXT 文件写入 3D 数组为例，具体代码如下：

#include <array>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>
#include <string>

using namespace std;

// 设置存放 hls 仿真结果的文件夹
const string result_path = "path/to/hls_result/"; 
// 这里的 p_limit, b_limit, i_limit 替换为想设置的常量, 假设 data 为 hls 仿真结果
int data[p_limit][b_limit][i_limit];

int main()
{
	ostringstream oss;
{
	cout << "3 Saving output..."<<endl;
	oss << result_path << "output_hls.txt";
	string filename = oss.str();
	ofstream outfile(filename);
	
	for (int p = 0; p < p_limit; ++p) {
        for (int b = 0; b < b_limit; ++b) {
            for (int i = 0; i < i_limit; ++i) {
                outfile << data[p][b][i] << endl;
                //cout<<" data["<<p<<"]["<<b<<"]["<<i<<"] = "<< data[p][b][i] << endl;
            }
        }
    }
    outfile.close();
}

    return 0;
}

若指定路径下无该 txt 文件，会自动创建 output_hls.txt 文件。
代码解析：先通过拼接得到文件的绝对路径( 绝对路径已尝试过可行，相对路径未尝试 )，然后创建/打开该文件，再逐个读取数据数据，写入到文件中，最后关闭文件。

也可将该代码写为一个工具函数，方便进行调用, 如下所示

#include <array>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>
#include <string>

using namespace std;

template<typename T>
void write_3d_matrix_txt(T src[],
                        string path, string fname,
                        const int p_limit,
                        const int b_limit,
                        const int i_limit
                        )
{   // fname : "output"
    ostringstream oss;
    oss << path << fname << "_hls.txt";
    string filename  = oss.str();
    ofstream outfile(filename);
    if(!outfile.is_open())
    {
        cout<<"open error!"<<endl;
        return ;
    }
    for (int p = 0; p < p_limit; ++p) {
        for (int b = 0; b < b_limit; ++b) {
            for (int i = 0; i < i_limit; ++i) {
                outfile << src[p][b][i] << endl;
                //cout<<" src["<<p<<"]["<<b<<"]["<<i<<"] = "<<src[p][b][i]<<endl;
            }
        }
    }

    outfile.close();
}


// 调用该函数示例：
write_3d_matrix_txt(data, result_path, "output", p_limit, b_limit, i_limit);