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c-ug1399-vitis-hls c-ug1399-vitis-hls
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c_ug1399-vitis-hls
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Vis 高层次综合用户指南
UG1399 (v2022.1) 2022 年 4 月 20 日
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部倡议,以删除任何排斥性语⾔或者可能固化历史偏⻅的语⾔,包括我们
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发现⾮包容性语⾔,但请确信,我们正致⼒于践⾏⾰新使命以期与不断演
变的⾏业标准保持⼀致。如需了解更多信息,请参阅此链接。
目录
第一部分:Vitis HLS 入门...................................................................................................................................9
第 1 章:按设计进程浏览内容.................................................................................................................10
第 2 章:软件程序员设计原则.................................................................................................................11
FPGA 编程三大范例................................................................................................................................................ 12
组合三种范例...........................................................................................................................................................16
结论 - 性能良方....................................................................................................................................................... 18
第 3 章:Vitis HLS 简介............................................................................................................................... 20
Vitis HLS 存储器布局模型.......................................................................................................................................20
高层次综合基础.......................................................................................................................................................29
教程与示例.............................................................................................................................................................. 34
第 4 章:Vitis HLS 进程概述.....................................................................................................................35
启用 Vivado IP 流程................................................................................................................................................36
启用 Vitis 内核流程................................................................................................................................................. 36
Vivado/Vitis 流程的默认设置................................................................................................................................. 37
第 5 章:启动 Vitis HLS............................................................................................................................... 38
设置环境.................................................................................................................................................................. 39
Vitis HLS IDE 概述.................................................................................................................................................. 39
第 6 章:创建新的 Vitis HLS 工程........................................................................................................ 42
处理源文件.............................................................................................................................................................. 49
设置配置选项...........................................................................................................................................................54
指定时钟频率...........................................................................................................................................................57
使用 Flow Navigator.............................................................................................................................................. 58
第 7 章:使用 C 语言仿真验证代码..................................................................................................... 60
hls::print 函数.........................................................................................................................................................62
撰写测试激励文件................................................................................................................................................... 63
使用调试视图布局................................................................................................................................................... 70
C 语言仿真输出....................................................................................................................................................... 70
综合前控制流程.......................................................................................................................................................71
第 8 章:代码综合............................................................................................................................................74
UG1399 (v2022.1) 2022
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Vitis HLS 用户指南 2
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综合汇总.................................................................................................................................................................. 76
C 语言综合的输出................................................................................................................................................... 81
改善综合运行时间和容量........................................................................................................................................82
第 9 章:分析综合的结果............................................................................................................................83
调度查看器.............................................................................................................................................................. 83
Function Call Graph 查看器.................................................................................................................................. 86
数据流查看器...........................................................................................................................................................88
时间线轨迹查看器................................................................................................................................................... 90
第 10 章:最优化 HLS 工程.......................................................................................................................92
创建额外解决方案................................................................................................................................................... 92
添加编译指示和指令............................................................................................................................................... 94
第 11 章:Vitis HLS 中的 C/RTL 协同仿真..................................................................................... 99
C/RTL 协同仿真输出............................................................................................................................................. 101
自动验证 RTL.........................................................................................................................................................102
分析 RTL 仿真........................................................................................................................................................105
协同仿真死锁查看器............................................................................................................................................. 107
调试 C/RTL 协同仿真............................................................................................................................................ 108
第 12 章:导出 RTL 设计...........................................................................................................................111
运行实现................................................................................................................................................................113
实现报告................................................................................................................................................................115
RTL 导出的输出.....................................................................................................................................................117
工程存档................................................................................................................................................................118
第 13 章:从命令行运行 Vitis HLS.....................................................................................................119
第二部分:Vitis HLS 硬件设计方法论....................................................................................................121
第 14 章:方法指南简介............................................................................................................................122
第 15 章:设计高效内核............................................................................................................................123
第 16 章:Vitis HLS 编码样式................................................................................................................125
不受支持的 C/C++ 构造........................................................................................................................................ 125
函数....................................................................................................................................................................... 129
循环....................................................................................................................................................................... 130
阵列....................................................................................................................................................................... 136
数据类型................................................................................................................................................................ 143
C++ 类和模板.........................................................................................................................................................173
硬件高效型 C++ 语言代码的示例..........................................................................................................................178
第 17 章:定义接口.......................................................................................................................................194
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Vitis HLS 用户指南 3
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接口综合简介.........................................................................................................................................................194
适用于 Vitis 内核流程的接口................................................................................................................................ 195
Vivado IP 流程接口...............................................................................................................................................199
AXI 适配器接口协议.............................................................................................................................................. 203
端口级 I/O 协议.....................................................................................................................................................236
块级控制协议.........................................................................................................................................................244
利用 SSI 技术器件管理接口.................................................................................................................................. 247
第 18 章:Vitis HLS 中的最优化技巧............................................................................................... 248
控制复位行为.........................................................................................................................................................250
吞吐量最优化.........................................................................................................................................................252
时延最优化............................................................................................................................................................ 284
面积最优化............................................................................................................................................................ 287
最优化逻辑............................................................................................................................................................ 292
最优化 AXI 系统性能............................................................................................................................................. 295
添加 RTL 黑盒函数................................................................................................................................................ 321
第三部分:Vitis HLS C 语言驱动程序参考资料...............................................................................333
第 19 章:AXI4-Lite 从接口 C 语言驱动程序参考...................................................................334
X<DUT>_Initialize.................................................................................................................................................334
X<DUT>_CfgInitialize...........................................................................................................................................334
X<DUT>_LookupConfig....................................................................................................................................... 335
X<DUT>_Release.................................................................................................................................................. 335
X<DUT>_Start....................................................................................................................................................... 336
X<DUT>_IsDone................................................................................................................................................... 336
X<DUT>_IsIdle......................................................................................................................................................336
X<DUT>_IsReady..................................................................................................................................................337
X<DUT>_Continue................................................................................................................................................337
X<DUT>_EnableAutoRestart...............................................................................................................................337
X<DUT>_DisableAutoRestart..............................................................................................................................338
X<DUT>_Set_ARG................................................................................................................................................. 338
X<DUT>_Set_ARG_vld.......................................................................................................................................... 338
X<DUT>_Set_ARG_ack..........................................................................................................................................339
X<DUT>_Get_ARG................................................................................................................................................ 339
X<DUT>_Get_ARG_vld..........................................................................................................................................339
X<DUT>_Get_ARG_ack......................................................................................................................................... 340
X<DUT>_Get_ARG_BaseAddress........................................................................................................................ 340
X<DUT>_Get_ARG_HighAddress........................................................................................................................ 340
X<DUT>_Get_ARG_TotalBytes.............................................................................................................................341
X<DUT>_Get_ARG_BitWidth................................................................................................................................341
X<DUT>_Get_ARG_Depth.................................................................................................................................... 342
X<DUT>_Write_ARG_Words................................................................................................................................ 342
X<DUT>_Read_ARG_Words.................................................................................................................................343
X<DUT>_Write_ARG_Bytes.................................................................................................................................. 343
X<DUT>_Read_ARG_Bytes...................................................................................................................................344
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Vitis HLS 用户指南 4
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X<DUT>_InterruptGlobalEnable........................................................................................................................ 344
X<DUT>_InterruptGlobalDisable....................................................................................................................... 344
X<DUT>_InterruptEnable....................................................................................................................................345
X<DUT>_InterruptDisable...................................................................................................................................345
X<DUT>_InterruptClear...................................................................................................................................... 345
X<DUT>_InterruptGetEnabled........................................................................................................................... 346
X<DUT>_InterruptGetStatus.............................................................................................................................. 346
第四部分:Vitis HLS 命令参考资料.........................................................................................................348
第 20 章:vitis_hls 命令............................................................................................................................ 349
hls_init.tcl..............................................................................................................................................................349
第 21 章:工程命令.......................................................................................................................................351
add_files................................................................................................................................................................351
close_project........................................................................................................................................................ 352
close_solution...................................................................................................................................................... 353
cosim_design....................................................................................................................................................... 353
cosim_stall............................................................................................................................................................355
create_clock..........................................................................................................................................................356
csim_design..........................................................................................................................................................356
csynth_design...................................................................................................................................................... 357
delete_project...................................................................................................................................................... 358
delete_solution.................................................................................................................................................... 358
enable_beta_device.............................................................................................................................................359
export_design...................................................................................................................................................... 359
get_clock_period..................................................................................................................................................361
get_clock_uncertainty......................................................................................................................................... 361
get_files.................................................................................................................................................................362
get_part................................................................................................................................................................ 362
get_project........................................................................................................................................................... 363
get_solution......................................................................................................................................................... 363
get_top..................................................................................................................................................................364
help....................................................................................................................................................................... 364
list_part................................................................................................................................................................. 365
open_project........................................................................................................................................................ 366
open_solution...................................................................................................................................................... 367
open_tcl_project.................................................................................................................................................. 368
set_clock_uncertainty..........................................................................................................................................368
set_part.................................................................................................................................................................369
set_top.................................................................................................................................................................. 370
第 22 章:配置命令.......................................................................................................................................371
config_array_partition.........................................................................................................................................371
config_compile.....................................................................................................................................................372
config_dataflow................................................................................................................................................... 373
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Vitis HLS 用户指南 5
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