HLS入门实践

2023-05-23 14:17| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、HLS介绍

HLS是什么： HLS（High-Level Synthesis）是一种硬件描述语言编程技术，它可以将高级语言（如C/C++）转换为硬件描述语言（如VHDL或Verilog），以便将其用于FPGA（Field-Programmable Gate Array）或ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）的设计中。

HLS技术在FPGA和ASIC的设计中非常有用，因为它可以帮助设计人员通过高级语言编写硬件逻辑，从而提高设计效率和可重用性。HLS技术还可以提供比传统的手动编写硬件描述语言更高的抽象级别，使得设计人员可以更快地开发出功能复杂的硬件系统。

HLS与VHDL/Verilog编程技术有什么关系： VHDL和Verilog是传统的硬件描述语言，用于手动编写硬件逻辑。与HLS技术相比，它们需要更多的时间和精力来编写和调试代码，但也提供了更高的灵活性和控制力。HLS技术和VHDL/Verilog编程技术可以结合使用，以便在设计过程中兼顾效率和灵活性。

HLS的关键技术 HLS（High-Level Synthesis）是一种复杂的技术，存在一些关键技术问题和技术局限性。以下是一些主要问题和限制：

高层次综合的优化问题：高层次综合包括多个优化阶段，如数据流分析、资源映射、调度和寄存器分配等。这些优化阶段的顺序和参数设置会对设计的性能、面积和功耗等方面产生影响，需要合理的算法和工具支持。精度问题：由于高层次综合基于软件编程语言，因此需要考虑精度和舍入误差等问题。例如，浮点数运算会产生舍入误差，而整数运算可能会导致溢出或截断等问题。时序约束问题：在设计硬件时，时序约束是非常重要的，因为它们可以确保电路的正确性和可靠性。高层次综合需要能够自动生成正确的时序约束，以确保设计的正确性。可维护性和调试问题：由于高层次综合生成的硬件电路是自动生成的，因此很难进行调试和维护。开发人员需要有有效的工具和技术来检测和调试电路中的错误。

HLS的技术局限性

目前存在一些技术局限性，如：

支持的软件编程语言：目前，高层次综合支持的软件编程语言有限，大多数工具支持C/C++和SystemC等语言。因此，开发人员需要在这些语言中编写硬件描述。复杂性：高层次综合涉及多个优化阶段和复杂的算法，需要大量的计算资源和时间。因此，它对硬件层面的知识和经验要求较高。可移植性：高层次综合生成的电路可能会受到工具和目标平台的限制，因此需要进行定制化和优化。这可能会限制电路的可移植性和可重用性。成本问题：高层次综合需要使用专业的工具和硬件平台，这可能会增加开发成本和时间。 Vivado2018.3下载安装下载

Vivado2018.3资源地址：vivado2018.3下载网盘提取码：sygh

安装

解压Xilinx_Vivado_SDK_2018.3_1207_2324.tar文件在这里插入图片描述

在解压得到的文件中选择运行xsetup.exe文件在这里插入图片描述

勾选同意所有协议并点击next 在这里插入图片描述

勾选Vivado HL Design Edition后点击next 在这里插入图片描述

检查配置是否与下面相同，默认情况就是下图中所示。而后点击next 在这里插入图片描述

选择安装目录，注意安装目录路径不能包含中文且必须选择在根目录下的文件夹。这里我在D盘下创建了一个Xilinx文件夹作为安装目录。在这里插入图片描述

点击install开始安装在这里插入图片描述

等待安装完成。。。。。。在这里插入图片描述

安装完成如下图所示：在这里插入图片描述

许可证获取

许可证资源下载：点击进行license网盘下载网盘提取码：vh3h

添加license 在这里插入图片描述

出现以下提示说明添加lisence成功，点击确认，并关掉license Manager 窗口即可。在这里插入图片描述

使用vivado创建HLS——点亮led灯创建 HLS工程

点击桌面刚刚生成的快捷方式，运行Vivado HLS 2018.3 在这里插入图片描述

打开Vivado HLS 2018.3后，点击create new project进行新HLS工程的创建在这里插入图片描述

输入新工程的名称和工作空间在这里插入图片描述

在之后出现的以下窗口点击next继续下一步即可在这里插入图片描述

到下图所示界面时，需要进行器件的选择在这里插入图片描述

工程编写添加工程文件并编写代码

添加.h头文件在这里插入图片描述编写.h头文件（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 led_t; typedef ap_int cnt_t; void flash_led(led_t *led_o , led_t led_i); #endif

同样的方法添加led.cpp文件并编写以下内容：

#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 *led_o = ~led_i; } } } 右键点击Test Bench选择New File创建test_led.cpp文件并编写以下内容： #include "led.h" #include int main(){ led_t led_i=0x01; led_t led_o; const int SHIFT_TIME = 4; int i; for(i=0;i

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