《FPGA并行编程》读书笔记（第一期）01_HLS简介

注：虽然大家都知道一些基础内容，但为了照顾小白，我还是按照步骤都简要介绍一遍，供需要的人查阅。

1. HLS是什么

HLS是High-level Synthesis（高层次综合）的缩写，是Xilinx公司Vivado套件的一个组件，可以将优化过的C，C++ 以及 System C转换成RTL代码的软件。下图即是HLS的软件初始界面：

在Vivado中通常以IP的形式被调用：

关于HLS的具体内容，还是见《FPGA并行编程》中的第一章绪论吧，我就不在这里班门弄斧了。

2. HLS入门Demo扫疑

2.1 HLS入门Demo简介

为了使大家对HLS各个优化策略有个概念性的认识，推荐大家把我下面链接中的4个Lab练习下（该Lab应该是来源于官方的大学计划培训内容）
High-Level-Synthesis-Flow-on-Zynq-using-Vivado-HLS
小编曾在2019Xilinx国际暑期学校做过，质量上乘，通过4个Demo大家就可以对HLS有个浅显的认识，为大家打下全局观，方便后面《FPGA并行编程》的理解。
这里给大家分享个我参加的2019XIlinx暑期学校全记录，对FPGA开发感兴趣的童鞋可以看下，每年都会举办
下面是部分记录截图

看下面的教程截图是不是非常高大上，我只是教程的搬运工，大家好好享受这专业的教程吧。大家按情况做实验，如果没有PYNQ板子可以仅做（Lab1、Lab2、Lab3），让大家看这个教程的目的是对HLS有个初步的了解，看不懂没关系。下面来具体说明该实验几个要注意的地方。（提醒下大家，如果后期该教程修改的话，可能不会出现下面的Bug，所以仅供参考）4个Lab大约花费4个小时完成，要想有比较深的理解，需要花费额外4个小时。

2.2 .md文件阅读器

Typora下载链接 提取码：6k80
Typora用于读取.md文件。大家也可自行Google查找下载自己喜欢的阅读器。

2.3 Lab1-Vivado HLS Design Flow Lab

完成本Lab后，您将能够：

• 在GUI模式下使用Vivado HLS创建新项目
• 仿真设计-Simulate a design
• 综合设计-Synthesize a design
• 实现设计-Implement a design
• 使用Vivado HLS的分析功能执行设计分析
• 使用Vivado和XSim仿真器分析仿真结果输出

第一个大坑——CFlAGS
下图是该坑的来源截图

不要执行这项操作，否则会报错，报错截图为

修改方案为执行下图操作，直接在.h文件加入HW_COSIM

成功完成Run C Simulation，执行结果为

这个错误不清楚是啥导致的，Google后也没有找到合适的解决方案，如果大家有思路，欢迎在评论区留言。

2.4 Lab2-Improving Performance Lab

完成本实验后，您将能够：

• 在设计中添加指令-Add directives in your design
• 了解INLINE指令的效果
• 使用PIPELINE指令提高性能
• 区分DATAFLOW指令和配置命令功能

第二个大坑——改变目录
拿小编的例子来说明一下这个误人子弟的神操作，首先说该错误源自下图

按照第一步骤打开命令行如下图所示

此时要注意了，我的Vivado HLS安装目录为D盘 ，可以从上面命令行的初始路径可以看出，这里建议工程文件夹也放在D盘这样进行如下操作即可进入工程文件所在目录。

假如你的工程文件目录在F盘，那么仍然执行上面的操作，将会出现如下的问题——没有转到正确的目录！

具体原因详见这个博主的博客：Windows 命令行切换目录
如果你一定要将工程目录与软件初始路径不在一个分区内，此时只要先执行下面的操作就要可以完成目标了。

还有如果这一步执行不成功还有其他原因：中文路径、路径中有空格等因素。在这里强调下，文件夹命名最好不要有中文、特殊字符、空格。

一个小坑——执行结果不一样
教程中的结果如下图，可是你的结果出现一堆不知所以的字符，在这里说明下，这个并不影响结果，只要出现Test passed即可，具体出现上述异常的原因，我这里也不便说明，因为我也不是很明白。

2.5 Lab3-Improving Area and Resource Utilization Lab

完成本实验后，您将能够：

• 在设计中添加directives
• 使用PIPELINE指令提高性能
• 区分DATAFLOW指令和配置命令功能
• 应用memory partitions以提高资源利用率
• 本实验没有坑，有坑也是在前面已经说明了。

3. 小试牛刀

大家经过第2节4个Lab的洗礼，再去阅读《FPGA并行编程》是不是就非常简单了。现在来进行小小的实战吧！
第一章节HLS简介的练习代码：PP4FPGAS_Study_Notes_S1C01_HLS_Introduction
像前面几个Lab一样新建工程，观察输出结果是否是如下截图。
C仿真结果：

C综合结果：

如果大家执行出如上结果，说明已经掌握了HLS的基本操作了。
统一一下，大家芯片选择xc7z020clg400-1，这是PYNQ板卡的板载ZYNQ芯片。

注：该代码是在英文原版书籍给出代码的基础上修改而来的，原版代码可能因为版本的迭代，不能正常执行。

4. 各章节内容知识点

5. 章节总结

这个章节的内容还是比较多的，在不出意外的情况下完成我给大家推荐的4个Lab，再阅读完《FPGA并行编程》第一章HLS简介，预估需要6个小时的时间，要想有更深的理解，需要花费更多时间来消化。
另外大家对前面发布的两个推送有什么建议，内容安排、语言组织、排版润色等方面，因为我是第一次以博客文章来分享自己的读书笔记，诸多不足还望见谅。

最后再强调下，本文不是专业人士所写，仅仅是一个在FPGA道路上慢慢探索的小白，分享出来自己在阅读中遇到的困难以及其解决方案，如有错误还望批评指正。

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注:个人精力能力有限，欢迎批评指正！