【小技巧】如何利用vivado对系统进行功耗分析

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目录

1.1功耗分析概述

1.准备硬件平台和软件环境

3.生成比特流文件

4.进行功耗分析

5.结果分析和优化

1.2 功耗分析具体操作

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1.1功耗分析概述

      Vivado是Xilinx公司推出的一款集成开发环境（IDE），用于开发FPGA和SoC系统。除了设计、仿真和调试外，Vivado还提供了功耗分析工具，可以帮助系统设计者评估硬件系统的功耗。以下是使用Vivado进行系统功耗分析的步骤：

1.准备硬件平台和软件环境

      首先，需要准备相应的硬件平台，如FPGA开发板，以及相应的软件环境，如Vivado Design Suite。确保安装了Vivado的最新版本，并下载了相应的FPGA参考设计。

2.创建工程并配置硬件平台

       在Vivado中创建一个新的工程，并选择相应的FPGA芯片作为目标器件。然后，根据硬件平台的需求，配置硬件平台。例如，添加IP核、配置外设等。

3.生成比特流文件

      在完成硬件平台配置后，使用Vivado的编译工具生成比特流文件。该文件包含了系统运行所需的所有信息，包括硬件架构、程序代码和配置参数等。

4.进行功耗分析

      在进行功耗分析之前，需要先进行硬件系统调试和验证。确保系统能够正常运行后，使用Vivado的功耗分析工具进行系统功耗分析。

具体步骤如下：

（1）在Vivado中打开功耗分析工具，选择要分析的工程。

（2）选择要分析的硬件平台和比特流文件。

（3）设置功耗分析参数，如采样频率、功耗计算方法等。

（4）开始进行功耗分析。在分析过程中，可以查看系统的功耗分布情况，包括各个模块的功耗、总功耗等。

（5）根据功耗分析结果，对系统进行优化。例如，调整系统时钟频率、优化算法等。

5.结果分析和优化

       根据功耗分析结果，对系统进行优化。例如，调整系统时钟频率、优化算法等。优化后的系统再次进行功耗分析，直到达到满意的功耗性能。

      需要注意的是，功耗分析是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，如硬件架构、算法优化、时钟频率等。因此，在进行系统功耗分析时，需要综合考虑多种因素，并进行多次优化和验证。

      总之，使用Vivado进行系统功耗分析可以帮助设计者更好地了解硬件系统的功耗情况，并对其进行优化和改进。

1.2 功耗分析具体操作

       在Vivado下，从综合后的设计到布局布线后的设计，其间产生的任何DCP文件都可用于功耗估计，如图 1所示。打开综合后的设计或布局布线后的设计，既可以在图形界面模式下，选择Report Power，也可以直接用Tcl命令report_power获取功耗估计结果。其中，利用布局布线后的设计可获得更为精确的功耗估计结果。

       功耗（Power）等于处理器上的电流值与电压值的乘积，可以反应处理器最大负荷运行、满载工作时电流热效应造成热量释放的大小指标，单位为瓦(W)。总功耗由静态和动态两部分组成：静态功耗包括晶体管物理特性上的泄露、每一个I/O引脚、时钟管理单元；动态功耗包括工作时钟频率、输出负载、处理器使用的电压电流、处理器在FPGA内部逻辑和布线资源的占用。如图3-17所示，所设计的单核32位RISC-V处理器的系统总功耗为0.277W，其中，动态功耗（Dynamic）0.13W占系统的47%，静态功耗（Device Static）0.148W占系统的53%。

       在vivado中，点击如下的操作：

 弹出如下的效果：

从这个图标可以看到，FPGA的功耗为4.392W，然后给出了各个部分的功耗，如Clocks，Signals，Logic，BRAM，DSP，MMCM等。