HLS入门实验

文章目录

一、HLS介绍
- 1.1 什么是HLS
- 1.2HLS与VHDL/Verilog编程技术有什么关系?
- 1.3HLS的关键技术和技术局限性
- - 1.3.1关键技术
  - 1.3.2 技术局限性
二、HLS入门实验
- 2.1安装Vivado
- 2.2创建项目
- 2.3添加文件
- 2.4仿真
- 2.5创建Vivado工程
- 2.6生成IP核
- 2.7添加代码
参考

一、HLS介绍

1.1 什么是HLS

高层次综合（High-level Synthesis）简称HLS，指的是将高层次语言描述的逻辑结构，自动转换成低抽象级语言描述的电路模型的过程。所谓的高层次语言，包括C、C++、SystemC等，通常有着较高的抽象度，并且往往不具有时钟或时序的概念。

1.2HLS与VHDL/Verilog编程技术有什么关系?

VHDL（VHSIC Hardware Description Language）和 Verilog 是两种常见的硬件描述语言，用于描述数字电路的结构和行为。设计人员通常会使用这两种语言来描述硬件电路的功能、时序和结构，然后将其综合为最终的硬件实现。因此，HLS 技术可以将高级编程语言转换为 VHDL/Verilog 代码，进而实现硬件功能的描述和实现。总的来说，HLS 可以与 VHDL/Verilog 结合使用，从而提高硬件设计的效率和灵活性。

1.3HLS的关键技术和技术局限性

1.3.1关键技术

高级别算法描述
自动化综合
并行化和流水线
时序分析和约束
优化技术
仿真和验证

1.3.2 技术局限性

复杂性转换难题
性能不确定性
资源利用效率
时序约束挑战
功耗优化困难
难以调试和测试

二、HLS入门实验

2.1安装Vivado

下载安装：参考博客

2.2创建项目

打开Vivado
在这里插入图片描述

设置名称
在这里插入图片描述
next

next

选择器件
在这里插入图片描述
finish

2.3添加文件

创建文件
在这里插入图片描述
led.h

#ifndef _SHIFT_LED_H_
#define _SHIFT_LED_H_

#include "ap_int.h"
#define CNT_MAX 100000000
//#define CNT_MAX 100,100M时钟频率下计数一秒钟所需要的计数次数
#define FLASH_FLAG CNT_MAX-2
// typedef int led_t;
// typedef int cnt_t;
typedef ap_int<1> led_t;
typedef ap_int<32> cnt_t;
void flash_led(led_t *led_o , led_t led_i);

#endif

led.cpp

#include "led.h"

void flash_led(led_t *led_o , led_t led_i){
#pragma HLS INTERFACE ap_vld port=led_i
#pragma HLS INTERFACE ap_ovld port=led_o
	cnt_t i;
	for(i=0;i<CNT_MAX;i++){
		if(i==FLASH_FLAG){
			*led_o = ~led_i;
		}
	}
}

添加测试文件
在这里插入图片描述
test_led.cpp

#include "led.h"
#include <stdio.h>

int main(){

	led_t led_i=0x01;
	led_t led_o;
	const int SHIFT_TIME = 4;
	int i;
	for(i=0;i<SHIFT_TIME;i++){
		flash_led(&led_o , led_i);
		led_i = led_o;
		printf("shift_out is %d \n",(int)(led_o&0x01));
	}
}

2.4仿真

在这里插入图片描述

运行

等待一会后，可以看见该界面出现0101交替

2.5创建Vivado工程

在这里插入图片描述

先不管next

next

选择器件

next->finish

2.6生成IP核

在这里插入图片描述

出现报错，前往官网下载补丁
https://support.xilinx.com/s/article/76960?language=en_US

解压到该位置

运行之前检查是否有python环境，如果没有
安装：参考博客
打开cmd，进入该目录，执行命令 python y2k22_patch\patch.py
在这里插入图片描述

然后再生成，没有报错信息

导入，先点击settings

在这里插入图片描述

生成IP，双击进入

在这里插入图片描述

2.7添加代码

在这里插入图片描述
点击ok->finish,默认选择

点击后写入代码内容

在这里插入图片描述
代码内容：

`timescale 1ns / 1ps
module flash_led(
input wire clk ,
input wire rst_n ,
output wire led_o
);
 
wire rst ;//同步复位
wire ap_ready ;//当前可以接收下一次数据
reg ap_start ;//IP 开始工作
reg led_i_vld ;//输入数据有效
wire led_o_vld ;
reg led_i ;//输入的 led 信号
wire led_o_r ;
wire ap_done ;
wire ap_idle ;
reg [1:0] delay_cnt ;
assign rst = ~rst_n ;
assign led_o = led_o_r ;
 
//----------------delay_cnt------------------
always @(posedge clk) begin
if (rst==1'b1) begin
delay_cnt <= 'd0;
end
else if(delay_cnt[1]==1'b0) begin
delay_cnt <= delay_cnt + 1'b1;
end
end
 
//----------------ap_start------------------
always @(posedge clk) begin
if (rst==1'b1) begin
ap_start <= 1'b0;
end
else if(delay_cnt[1]==1'b1)begin
ap_start <= 1'b1;
end
end
 
//----------------led_i_vld------------------
always @(posedge clk) begin
if (rst==1'b1) begin
led_i_vld <= 1'b0;
end
else if(delay_cnt[1]==1'b1)begin
led_i_vld <= 1'b1;
end
end
 
//----------------ap_i------------------
always @(posedge clk) begin
if (rst==1'b1) begin
led_i <= 1'b0;
end
else if(led_o_vld==1'b1)begin
led_i <= led_o_r ;
end
end
 
 
flash_led_0 inst_flash_led (
.led_o_V_ap_vld(led_o_vld), // output wire led_o_V_ap_vld
.led_i_V_ap_vld(led_i_vld), // input wire led_i_V_ap_vld
.ap_clk(clk), // input wire ap_clk
.ap_rst(rst), // input wire ap_rst
.ap_start(ap_start), // input wire ap_start
.ap_done(ap_done), // output wire ap_done
.ap_idle(ap_idle), // output wire ap_idle
.ap_ready(ap_ready), // output wire ap_ready
.led_o_V(led_o_r), // output wire [0 : 0] led_o_V
.led_i_V(led_i) // input wire [0 : 0] led_i_V
); 
endmodule