如何使用xilinx的HLS工具进行算法的硬件加速
【引言】 本系列教程演示如何使用xilinx的hls工具进行算法的硬件加速。分为三个部分，分别为hls端ip设计，vivado硬件环境搭建，sdk端软件控制。在hls端，要将进行硬件加速的软件算法转换为rtl级电路，生成便于嵌入式使用的axi控制端口，进行数据的传输和模块的控制。 【hls介绍】 hls可以将算法直接映射为rtl电路，实现了高层次综合。vivado-hls可以实现直接使用 c，c++ 以及 system c 语言对xilinx的fpga器件进行编程。用户无需手动创建 rtl，通过高层次综合生成hdl级的ip核，从而加速ip创建。hls的官方参考文档主要为：ug871（ ug871-vivado-high-level-synthesis-tutorial.pdf ）和ug902（ug902-vivado-high-level-synthesis.pdf）。 对于vivado hls来说，输入包括tesbench，c/c++源代码和directives，相应的输出为ip catalog，dsp和sysgen，特别的，一个工程只能有一个顶层函数用于综和，这个顶层函数下面的子函数也是可以被综合的，会生成相应的vhdl和verilog代码，所以，c综合后的rtl代码结构通常是跟原始c描述的结构是一致的，除非是子函数功能很简单，所需要的逻辑量很小。并不是所有的c/c++都可以被综合，动态内存分配和涉及到操作系统层面的操作不可以被综合。vivado hls 的设计流程如下：
在整个流程中，用户先创建一个设计 c、c++ 或 systemc 源代码，以及一个c的测试平台。通过 vivado hls synthesis 运行设计，生成 rtl 设计，代码可以是 verilog，也可以是 vhdl。有了 rtl 后，随即可以执行设计的 verilog 或 vhdl 仿真，或使用工具的c封装器技术创建 systemc 版本。然后可以进行system c架构级仿真，进一步根据之前创建的 c 测试平台，验证设计的架构行为和功能。设计固化后，就可以通过 vivado 设计套件的物理实现流程来运行设计，将设计编程到器件上，在硬件中运行和/或使用 ip 封装器将设计转为可重用的 ip。 step 1: 新建一个工程 1，creat new project新建文档，输入工程名称和工程路径。完成后点击next。
2，添加设计文件，并制定顶层函数。完成后点击next。
3，添加c语言仿真文件。完成后点击next。
4，：配置solution name，一般默认即可。配置clock period，单位是ns。配置uncertainty，默认为空。选择产品型号。完成后点击finish。
5，工程新建成功后进入的开发界面，hls是典型的eclipse界面，和sdk的界面十分相似。
导入的文件的代码如下：1，源文件。axi_interfaces.c #include axi_interfaces.hvoid axi_interfaces (dout_t d_o[n], din_t d_i[n]) {int i, rem;// store accumulated datastatic dacc_t acc[channels];axi_interfaces_label0:for (i=0;i #ifndef axi_interfaces_h_ #define axi_interfaces_h_ #include typedef int din_t; typedef int dout_t; typedef int dacc_t; #define channels 8 #define samples 4 #define n channels * samples void axi_interfaces (dout_t d_o[n], din_t d_i[n]); #endif 3，测试文件。axi_interfaces_test.c
#include axi_interfaces.h int main () { // create input data din_t d_i[n] = {10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83}; dout_t d_o[n]; int i, retval=0; file *fp; // call the function to operate on the data axi_interfaces(d_o,d_i); // save the results to a file fp=fopen(result.dat,w); fprintf(fp, din dout ); for (i=0;iexport tl，设置如下，点击ok。
ip封装完成后，会在impl文件夹中输出ip文件夹，其中包含了rtl代码（hdl），模块驱动（drivers），文档（doc）等信息，其中包含一个压缩包文件，是用于建立vivado工程所用的ip压缩包。
step 7: 总结 本文重点讲解了hls软件的使用方法和优化方法，在c语言模块设计上没有重点讲解。在掌握了hls软件的基本用法和优化方法后，接下来就可以设计更加复杂的c语言模块，进行rtl综合，加快设计开发的速度。
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2，添加设计文件，并制定顶层函数。完成后点击next。
3，添加c语言仿真文件。完成后点击next。
4，：配置solution name，一般默认即可。配置clock period，单位是ns。配置uncertainty，默认为空。选择产品型号。完成后点击finish。
5，工程新建成功后进入的开发界面，hls是典型的eclipse界面，和sdk的界面十分相似。
导入的文件的代码如下：1，源文件。axi_interfaces.c #include axi_interfaces.hvoid axi_interfaces (dout_t d_o[n], din_t d_i[n]) {int i, rem;// store accumulated datastatic dacc_t acc[channels];axi_interfaces_label0:for (i=0;i
#include axi_interfaces.h int main () { // create input data din_t d_i[n] = {10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83}; dout_t d_o[n]; int i, retval=0; file *fp; // call the function to operate on the data axi_interfaces(d_o,d_i); // save the results to a file fp=fopen(result.dat,w); fprintf(fp, din dout ); for (i=0;iexport tl，设置如下，点击ok。
ip封装完成后，会在impl文件夹中输出ip文件夹，其中包含了rtl代码（hdl），模块驱动（drivers），文档（doc）等信息，其中包含一个压缩包文件，是用于建立vivado工程所用的ip压缩包。
step 7: 总结 本文重点讲解了hls软件的使用方法和优化方法，在c语言模块设计上没有重点讲解。在掌握了hls软件的基本用法和优化方法后，接下来就可以设计更加复杂的c语言模块，进行rtl综合，加快设计开发的速度。
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