FPGA基础知识（四）UG902 RTL仿真与输出

本文是我在学习FPGA时学到的相关知识与总结，希望可以帮助同行理解和掌握相关的FPGA知识。可以将本文档当作相应FPGA教程文档UG902的辅助文档学习。主要内容为文档中关于RTL simulation and export。转载请注明出处。

Xilinx原版教程文档参见Xilinx Documentation navigator 中对应UG902：Vivado Design Suite User Guide High-Level Synthesis中的Verifying the RTL部分。

背景：c语言通过高层次综合（HLS）综合为相应的硬件RTL语言。再此之前进行了c的仿真，相应的硬件优化，然后下面需要进行c与RTL的协同仿真、RTL仿真及RTL输出。

目录

验证RTL（Verifying the RTL）

C/RTL cosimulation

在c/RTL协同综合时必须满足下面要求：

Test Bench的要求

接口综合的要求

执行RTL simulation

Verificaiton of directives

分析 RTL simulation

Export the RTL design

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验证RTL（Verifying the RTL）

C/RTL cosimulation

C/RTL协同综合会将之前的c test bench继续用在RTL 综合之中。

• C在仿真时，最高级别函数的输入或者DUT（device under test）会被当作输入向量
• 输入向量会在RTL仿真时由vivado HLS创建，RTL的输出会被存为输出向量
• RTL仿真的输出向量会被用在c test bench上，在函数进行synthesis之后来验证结果的正确性。

在c/RTL协同综合时必须满足下面要求：

test bench必须能够自我检测并且返回0值，并且在测试失败时返回非0值

• 接口综合时要用到正确的接口
• 任何第三方模拟器必须能在路径中被找到
• 任何不能被优化指令优化的数组和结构体设计接口都必须在Unsupported Optimizations for Cosimulation中指出。

Test Bench的要求

mian函数返回零值则结果正确，返回非零值则结果不正确。

接口综合的要求

用C/RTL cosimulation来验证RTL设计时，下面要求必须要满足：

• top-level function必须用ap_ctrl_hs或者ap_ctrl_chain的块级别的接口
• 设计必须可以被结合
• Top-level function必须有initiation intervl of 1
• 接口的array必须被streaming或者被implemented with ap_fifo或者ap_hs axis接口

 

第一次勾选的是VHDL，并且没有勾选optimizing compile选项，运行一整晚卡在一个地方。现在我们运行verilog，并且勾选Optimizing compile选项。

以下选项含义（UG902 Using C/RTL co-simulation）：

• Setup Only: 只创建所需要的文档（wrappers, adapters, and scripts），只运行simulation但不执行simulator，要想执行在RTL文件夹下/sim/.运行
• Dump Trace：会生成一个trace 文档，在/sim/文档中，可以选择trace的信号，例如top-level的端口。具体内容参见RTL simulator
• Optimizing Compile：会增加compile的时间，但是simulation会执行的更快
• Reduce Disk Space：TRL simulation会产生大量数据，此步可以把分成N个分开的RTL仿真，但是会运行变慢。
• Compiled Library Location：确定compiled library的位置，以便于用第三方的RTL simulatior
• Input Arguments：为test bench确定任何输入的arugments

执行RTL simulation

vivado HLS在RTL simulation中的project的子目录中运行/sim/，SOLUTION是solution的name，RTL是用于仿真的RTL type

所有c test bench写入的文档和co-simulation生成的trace files都会被写入这个目录下。

Verificaiton of directives

这部分不太懂，主要讲DEPENDENCE，DATAFLOW， FIFO，STREAM这些优化相关的东西，在文档P196，看完优化再回来看。

分析 RTL simulation

当c/RTL cosimulation结束时，simulation reports生成，并且显示测量得到的latenc和II，可能与HLS synthesis之后生成的report不同。

在没有pipeline的设计之中，C/RTL cosimulaton将latency定为ap_start与ap_done之间的信号。pipeline中，latency就是data input与data output之间的时钟周期。

Debug C/RTL cosimulutio略过，有点繁琐。

Export the RTL design

vivado HLS的最终步骤就是生成一个IP block。RTL设计可以被package成以下形式：

• IP Catalog formatted IP（用于Vivado Design suite）
• System Generator for DSP IP（用于Vivado System Generator for DSP）
• Synthesized Checkpoint（.dcp）

vivado HLS将相应的c语言生成RTL语言，从而生成相应的硬件模块用于以后的系统设计。（导入相应的RTL语言，应该就是IP core）