HLS实验（一）HLS介绍：Lab1 创建高层次综合工程
参考文档：《UG871》
目录
Lab1 创建高层次综合工程
Step1 创建工程
Setp2: 验证C设计文件
Step3 高层次综合
Step 4: RTL 验证
Step 5: IP Creation
Lab1 创建高层次综合工程
基于HLS的FIR滤波器实现流程
Step1 创建工程
（1）打开Vivado HLS 2015.4，单击Create New Project
（2）输入工程名和工程路径后，单击Next
（3）指定顶层函数名，以及添加所需要的源文件。如果有准备好的文件，可在此步骤进行添加，这一步也可以在工程建立好后再进行。
【注意】在这个实验中，只有一个C设计文件，如果有多个C设计文件需要被综合时，需要在此步骤下全部添加进来。而此路径下的所有头文件会自动添加到工程中。如果头文件分撒在不同的位置，则使用Edit CFLAGS按键添加标准gcc/g++搜索路径信息，例如 -I
（4）指定测试文件，除了头文件，这里要求测试平台以及其用到的所有文件都要被添加到工程中。如果需要自己后面新建测试文件，这里可以跳过（点击Next）
C仿真和RTL协同仿真都是在solution的子目录下执行。如果没有把测试平台使用的所有文件（例如这里的测试平台读取文件out.gold.dat）包括进来，则会由于无法找到数据文件导致C和RTL仿真失败。
(5) 在下面的Solution Configuration界面中，指定了第一个解决方案（solution1）。工程中可以有多个方案，每个解决方案使用不同的目标技术，包括约束或综合指令。
设置时钟周期为默认的10位（单位ns）,Uncertainty若不填，则默认为12.5%。
（6）点击Part Selection右侧按钮进行芯片选择。
这里我们选用xc7a35tcpg236-1，则在search栏输入xc7a35tcpg236-1，然后在Device中选择xc7a35tcpg236-1器件，单击OK。
7）选中后，回到上一个界面，点击Finish
（8）如果之前已经全部添加源文件和测试文件，这里就会如下图所示。
若源文件和测试文件需要自己添加的话，这里开始创建源文件和测试文件。添加设计文件则右击工程界面右侧Explorer栏的Source，选择New File，新建两个文件：fir.h和fir.c。
然后在文件中添加代码，并保存文件。
（9）设置顶层函数名。单击Project->Project settings,然后选择Synthesis，在Synthesis Settings界面中设置Top Function为Fir，点击OK
这里熟悉一下GUI
Setp2: 验证C设计文件
一个HLS工程的第一步时验证C代码是否正确，这个过程叫做C验证或者C仿真。这里在Test Bench 下，双击fir_test.c。在Auxiliary pane中的Outline窗口，选择main()即可跳转到main()。
(10)点击run c simulation按键或者Project->Run C Simulation去编译执行C Design。
或
Step3 高层次综合
(10) 综合工程。单击工程界面上方的综合按钮。
或
（11）综合结束后，工程界面会自动出打开一个Report文件，可以查看延时、等待时间、资源占用及接口类型等信息。在outline窗口点击Performance Estimates。
在图中可以看到时钟周期设置为10ns，但Vivado HLS的目标时钟周期为目标时间减去时钟不确定度（本例中为10.00-1.25 = 8.75ns）。
时钟不确定性（Uncertainty）确保了（在此阶段）由于布局和布线而导致的未知净延迟存在一些时序余量。图中，HLS估计的时钟周期（最坏情况延迟）为8.43 ns，满足8.75 ns的时序要求。
在Summary部分，可以看到：
- 该设计具有78个时钟周期的延迟：输出结果需要78个时钟。
- 间隔为79个时钟周期：在79个时钟之后读取下一组输入。 这是写入最终输出后的一个循环。 这表明设计没有流水线。 此函数（或下一个事务）的下一次执行只能在当前事务完成时启动。
Detail section：
- 此设计中没有子块。 展开“Instance”部分不会显示层次结构中的子模块。
- 所有Latency延迟都是由名为Shift_Accum_Loop的循环综合成的的RTL逻辑引起的。 该逻辑执行11次（trip count）。 每次执行需要7个时钟周期（迭代延迟），总共77个时钟周期，以执行从该循环合成的逻辑的所有迭代（延迟）。
- 总的延迟比环路延迟大一个时钟周期。 它需要一个时钟周期才能进入和退出循环（在这种情况下，设计在循环结束时结束，因此没有退出循环）。
在Outline中点击Utilization Estimate：
在Detail部分，可以看到该设计使用单个存储器实现为LUTRAM（因为它包含少于1024个元素），4个DSP48，以及大约200个触发器和LUT。 在此阶段，设备资源编号是估计值。
- 资源利用率数据是估计值，因为RTL综合可能能够执行其他优化，并且这些数字可能会在RTL综合后发生变化。
- 对于FIR滤波器，DSP48的数量似乎比预期的要大。 这是因为数据是C整数类型，即32位。 它需要多个DSP48才能实现32bit相乘
- 32位数据值。
- “实例”视图中显示的乘数实例显示了所有DSP48。
- 乘数是流水线乘数。 它出现在Instance部分，表明它是一个子块。 标准组合乘数没有层次结构，并列在表达式部分中（表示此层次结构中的组件）。
在Lab3 使用方案优化设计中，可以对这个设计进行优化。
在Outline中点击Interface：
Interface部分表明了端口综合后的IO协议
- Source Object提供了与设计相关的其他端口。 Synthesis已自动添加了一些块级控制端口：ap_start，ap_done，ap_idle和ap_ready。
- Interface Synthesis教程提供了有关这些端口的更多信息。
- 功能输出y现在是一个32位数据端口，带有相关的输出有效信号指示符y_ap_vld。
- 函数输入参数c（数组）已实现为具有4位输出地址端口，输出CE端口和32位输入数据端口的Block RAM接口。
- 最后，输入参数x实现为没有I / O协议（ap_none）的数据端口。
在Lab3中：使用设计优化解决方案解释了如何优化端口x的I / O协议。
Step 4: RTL 验证
高级综合可以重复使用C测试平台来验证RTL。通过Solution > Run C/RTL Cosimulation或者点击快捷按键执行RTL仿真。
或
RTL协同仿真(cosimulation)的默认选项是调用Vivado仿真器和Verilog RTL执行仿真。 要使用其他模拟器，如VHDL或SystemC RTL执行验证，请使用C / RTL协同仿真对话框中的选项。
当RTL协同仿真完成时，报告将自动在“Information Pane”中打开，控制台将显示如图所示的消息。 这是在C仿真结束时产生的相同消息。
- C测试平台为RTL设计生成输入向量。
- 仿真RTL设计。
- 来自RTL的输出向量被反馈到C测试平台，并且测试平台中的结果检查验证结果是否正确。
- 如果测试平台返回值0，Vivado HLS表示仿真通过。它是测试平台中返回变量的值，仅此一项，表明仿真是否成功。 重要的是，只有在结果正确的情况下，测试平台才会返回值0。
Step 5: IP Creation
高级综合流程的最后一步是将设计打包为IP块，以便与Vivado Design Suite中的其他工具一起使用。通过快捷按钮或者Solution > Export RTL
或
选择IP Catalog，IP打包程序为Vivado IP目录创建包。 （下拉菜单中提供的其他选项允许您为System Generator for DSP创建IP包，为Vivado创建合成检查点格式，或者为Xilinx Platform Studio创建Pcore。）
在Explorer中展开Solution1，展开“导出RTL”命令创建的impl文件夹。展开ip文件夹，找到打包为zip文件的IP，准备好添加到Vivado IP Catalog。
【注意】：在上图中，如果展开impl文件夹中的Verilog或VHDL文件夹，则可以在Vivado Design Suite中打开Vivado项目。
此Vivado项目仅作为分析Vivado IDE内部设计的便捷方式提供。 此项目不应用于实现您的设计：此项目中没有顶级IO缓冲区。 在自己的设计中使用Vivado HLS输出的推荐方法是将IP包或其他输出格式之一合并到您自己的Vivado项目中。 本指南中的其他教程演示了如何在项目中将Vivado HLS输出用作IP。