FPGA的HLS案例開發｜基于Kintex-7、Zynq-7045_7100開發板

前 言

本文基于創龍科技TLK7-EVM開發板，是一款基于Xilinx Kintex-7系列FPGA設計的高端評估板，由核心板和評估底板組成。核心板經過專業的PCB Layout和高低溫測試驗證，穩定可靠，可滿足各種工業應用環境。

評估板接口資源豐富，引出FMC、SFP+、PCIe、SATA、HDMI等接口，方便用戶快速進行產品方案評估與技術預研。

圖1  TLK7-EVM評估板

開發案例主要包括：

l CameraLink、SDI、HDMI、PAL視頻輸入/輸出案例

l 高速AD(AD9613)采集+高速DA(AD9706)輸出案例

l AD9361軟件無線電案例

l UDP(10G)光口通信案例

l UDP(1G)光口通信案例

l Aurora光口通信案例

l PCIe通信案例

l 案例源碼、產品資料（用戶手冊、核心板硬件資料、產品規格書）：site.tronlong.com/pfdownload

本文主要介紹HLS案例的使用說明，適用開發環境：Windows 7/10 64bit、Xilinx Vivado 2017.4、Xilinx VivadoHLS 2017.4、Xilinx SDK 2017.4。

Xilinx Vivado HLS（High-Level Synthesis，高層次綜合）工具支持將C、C++等語言轉化成硬件描述語言，同時支持基于OpenCL等框架對Xilinx可編程邏輯器件進行開發，可加速算法開發的進程，縮短產品上市時間。

HLS基本開發流程如下：

(1) HLS工程新建/工程導入

(2) 編譯與仿真

(3) 綜合

(4) IP核封裝

(5) IP核測試

HLS案例位于產品資料“4-軟件資料\Demo\FPGA-HLS-demos\”目錄下，案例目錄詳細說明如下表。

表1

HLS詳細開發說明可參考產品資料“6-開發參考資料\Xilinx官方參考文檔\”目錄下的《ug871-vivado-high-level-synthesis-tutorial.pdf》和《ug902-vivado-high-level-synthesis.pdf》。

 HLS工程導入

雙擊桌面如下圖標打開Xilinx Vivado HLS 2017.4，并在彈出的界面中點擊“Open Project”選擇案例“vivado_hls\project\”目錄，然后點擊“確定”導入HLS工程。

圖2

圖3

圖4

亦可新建HLS工程，并使用C/C++等語言進行程序編寫。

編譯和仿真C代碼

仿真程序位于工程的test_bench目錄下，用于驗證src目錄下的HLS工程源碼。

導入HLS工程后，點擊(Run C Simulation)進行編譯與仿真。

圖5

彈出如下界面，勾選“Launch Debugger”，并點擊OK。

圖6

編譯完成后即可全速或單步運行仿真代碼。

圖7

 綜合

本小節演示將C/C++等程序綜合成為RTL設計，并生成綜合報告。

點擊界面右上角Synthesis返回至工程界面，然后點擊進行綜合。

圖8

圖9

綜合完成后，報表文件將自動打開。

圖10

通過報表文件可查看本設計的時延、資源占用等信息。

圖11

IP核封裝

綜合完成后，點擊生成IP核。

圖12

圖13

圖14

運行完成后，將會在案例“vivado_hls\project\solution1\impl\ip\”目錄下生成IP核。

圖15

圖16

 IP核測試

進入案例“hls_ip_demo\project\”的IP核測試程序Vivado工程目錄，雙擊.xpr文件打開工程，工程默認已添加待測試的IP核。

圖17

如需自行導入IP核，請參考如下步驟。

（1） 請點擊“IP Catalog -> User Repository -> Add IP to Repository…”，在彈出的界面中選擇IP核后點擊OK。

圖18

圖19

（2） 右擊“User Repository”后點擊“Refresh Repository”，即可看到添加的IP核。

圖20

圖21

（3） 如需添加Vivado自帶的IP核，點擊“Open Block Design”，在彈出的界面中點擊，并選擇所需IP核將其導入工程。

圖22

圖23

點擊Vivado界面左側的“Generate Bitstream”選項，在彈出的界面中點擊OK進行IP核測試程序Vivado工程編譯。

圖24

圖25

編譯完成后，將會在工程“led_flash.runs\impl_1\”目錄下生成.bit和.bin格式可執行文件。

圖26

請參考基于Vivado的FPGA程序加載與固化手冊加載.bit格式可執行文件，即可看到評估底板的LED2進行閃爍。

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圖27