Vivado HLS Video IP բլոկի սինթեզ `12 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Երբևէ ցանկացե՞լ եք իրական ժամանակում տեսանյութերի մշակում ՝ առանց մեծ ուշացում ավելացնելու կամ ներկառուցված համակարգում: Երբեմն դա անելու համար օգտագործվում են FPGA (դաշտային ծրագրավորվող դարպասների զանգվածներ); սակայն, տեսամշակման ալգորիթմներ գրել ապարատային բնութագրերի լեզուներով, ինչպիսիք են VHDL- ը կամ Verilog- ը լավագույն դեպքում հիասթափեցնող է: Մուտքագրեք Vivado HLS- ը ՝ Xilinx գործիքը, որը թույլ է տալիս ծրագրավորել C ++ միջավայրում և դրանից սարքավորել սարքավորման ճշգրտման լեզվի ծածկագիր:

Պահանջվող ծրագրակազմ.

• Vivado HLS
• Վիվադո
• (Եթե օգտագործում եք AXI գրանցամատյանները) Vivado SDK

(Լրացուցիչ) Ներբեռնեք Xilinx- ի պատրաստված օրինակները այստեղ.

Xilinx HLS տեսանյութերի օրինակներ

Քայլ 1. Ի՞նչ է Vivado HLS- ը:

Vivado HLS- ը գործիք է, որն օգտագործվում է c ++ - ի ծածկագիրը վերածելու ապարատային կառուցվածքների, որոնք կարող են իրականացվել FPGA- ի վրա: Այն ներառում է այս զարգացումը կատարելու IDE- ն: Երբ ավարտեք HLS- ի ծածկագրի մշակումը, կարող եք արտահանել ձեր գեներացված IP- ն ձևաչափով Vivado- ի հետ օգտագործելու համար:

Ներբեռնեք կցված ֆայլերը և տեղադրեք դրանք մոտակայքում, որտեղ ստեղծելու եք ձեր նախագիծը: (դրանք վերանվանել «top.cpp» և «top.h», եթե նրանք ունեն պատահական անուն)

Քայլ 2: HLS տեսադարան

HLS տեսադարանն այս փաստաթղթում ունի հղումային նախագծերով փաստաթղթեր ՝ XAPP1167 Մեկ այլ լավ ռեսուրս է դրա մասին Xilinx Wiki էջը:

Սկսեք Vivado HLS- ը:

Ստեղծեք նոր նախագիծ:

Վերցրեք նախորդ քայլին ներբեռնված ֆայլերը և դրանք ավելացրեք որպես սկզբնական ֆայլեր: (Նշում. Ֆայլերը չեն պատճենվում նախագծում, այլ մնում են այնտեղ, որտեղ կան)

Այնուհետեւ օգտագործեք «Թերթել» կոճակը `վերին գործառույթը ընտրելու համար:

Հաջորդ էջում ընտրեք Xilinx հատվածը, որն օգտագործում եք:

Քայլ 3: Սինթեզավորում

Լուծում => Գործարկել C սինթեզ => Ակտիվ լուծում

7 227.218 վայրկյանից հետո դա պետք է արվի: (Նշում. Ձեր սինթեզի իրական ժամանակը կտատանվի `կախված բազմաթիվ գործոններից)

Քայլ 4. Տարբերակ և արտահանման այլ տեղեկություններ

Տարբերակի համարները փոխազդում են Vivado- ի հետ ՝ պատճառ դառնալով, որ դուք կարողանաք IP- ն թարմացնել դիզայնի մեջ: Եթե դա աննշան տարբերակի փոփոխություն է, այն կարող է կատարվել տեղում, մինչ հիմնական տարբերակի փոփոխությունները պահանջում են, որ դուք ձեռքով ավելացնեք նոր բլոկը և հեռացնեք հինը: Եթե ձեր միջերեսները չեն փոխվել, և տարբերակի թարմացումն աննշան է, թարմացումը կարող է լինել կատարվում է ամբողջությամբ ինքնաբերաբար ՝ սեղմելով թարմացման IP կոճակը: Դուք կարող եք գործարկել «report_ip_status» - ը Vivado tcl վահանակում ՝ ձեր IP- ի կարգավիճակը տեսնելու համար:

Տեղադրեք տարբերակի համարները և այլ տեղեկություններ Solution => Solution Settings…

Այլապես, այս կարգավորումները կարող են սահմանվել արտահանման ընթացքում:

Քայլ 5. Արտահանում դեպի Vivado IP գրադարան

Լուծում => Արտահանել RTL

Եթե նախորդ քայլին IP գրադարանի տվյալները չեք սահմանել, կարող եք դա անել հիմա:

Քայլ 6. Սինթեզ և արտահանման վերլուծություն

Այս էկրանին մենք կարող ենք տեսնել մեր արտահանվող մոդուլի վիճակագրությունը, որը ցույց է տալիս, որ այն համապատասխանում է մեր ժամացույցի տևողությանը ՝ 10ns (100 ՄՀց) և յուրաքանչյուր ռեսուրսից որքան է օգտագործում:

Այս, մեր սինթեզային հաշվետվության և Տվյալների հոսքի վերլուծության համադրությամբ մենք կարող ենք տեսնել, որ այն տևում է 317338 ժամացույցի ցիկլեր * 10 նց ժամային ժամանակաշրջան * 14 խողովակաշարային փուլ = 0.04442732 վայրկյան: Նշանակում է, որ մեր պատկերի մշակման արդյունքում ավելացված ընդհանուր ուշացումը վայրկյանի մեկ քսաներորդից պակաս է (երբ նշվում է նպատակային 100 ՄՀց հաճախականությամբ):

Քայլ 7: IP գրադարանի ավելացում Vivado- ում

Ձեր սինթեզված IP բլոկն օգտագործելու համար հարկավոր է այն ավելացնել Vivado- ին:

Vivado- ում ձեր նախագծին ավելացրեք IP պահոց ՝ գնալով IP կատալոգ և աջ սեղմելով ընտրելով «Ավելացնել պահեստ…»

Գնացեք դեպի ձեր Vivado HLS ծրագրի գրացուցակը և ընտրեք լուծումների գրացուցակը:

Այն պետք է զեկուցի իր գտած IP- ին:

Քայլ 8: Կատարելագործում

Երբեմն դուք պետք է փոփոխություններ կատարեք ձեր HLS բլոկում Vivado դիզայնի մեջ ներառելուց հետո:

Դա անելու համար կարող եք կատարել փոփոխություններ և վերաինտինեզավորել և արտահանել IP- ն ավելի բարձր տարբերակի համարով (տե՛ս նախորդ քայլի մանրամասները ՝ հիմնական կամ փոքր տարբերակի համարի փոփոխությունների վերաբերյալ):

Նոր տարբերակի արտահանումը փոխելուց հետո թարմացրեք ձեր IP պահոցները Vivado- ում: Դա կարելի է անել, երբ Vivado- ն նկատում է, որ IP- ն փոխվել է պահեստում, կամ ձեռքով ակտիվացվել: (Ուշադրություն դարձրեք, եթե սկզբից հետո թարմացնեք ձեր IP պահոցները, բայց մինչև արտահանումը HLS- ում ավարտվի, IP- ն ժամանակավորապես այնտեղ չի լինի, սպասեք, որ այն ավարտվի և նորից թարմացվի):

Այս պահին պետք է հայտնվի պատուհան այն տեղեկատվությամբ, որ IP- ն փոխվել է սկավառակի վրա և հնարավորություն է տալիս այն թարմացնել «Upgrade Selected» կոճակով: Եթե փոփոխությունը փոքր տարբերակի փոփոխություն էր, և միջերեսներից ոչ մեկը չէր փոխվել, ապա այդ կոճակը սեղմելը ինքնաբերաբար հին IP- ն կփոխարինի նորով, այլապես կարող է ավելի շատ աշխատանք պահանջվել:

Քայլ 9: Լրացուցիչ մանրամասներ և տեղեկատվություն

Հետևյալ քայլերը ավելի շատ տեղեկություններ են տալիս այն մասին, թե ինչպես է աշխատում HLS սինթեզը և ինչ կարող եք անել դրա հետ:

HLS սինթեզված IP բլոկ օգտագործող նախագծի համար տե՛ս այս հրահանգը:

Քայլ 10: Ելք և մուտքագրում

Վերջնական IP բլոկի ելքերն ու մուտքերը որոշվում են վերին գործառույթից տվյալների հոսքի սինթեզատոր վերլուծությունից:

VHDL- ի կամ verilog- ի նման, HLS- ն թույլ է տալիս մանրամասներ նշել IP- ի միջև կապերի մասին: Այս տողերը դրա օրինակներն են.

անվավեր պատկերի_ֆիլտր (AXI_STREAM & video_in, AXI_STREAM & video_out, int & x, int & y) {

#pragma HLS INTERFACE առանցքի նավահանգիստ = վիդեո_փաթեթում = INPUT_STREAM #pragma HLS INTERFACE առանցքի նավահանգիստ = video_out bundle = OUTPUT_STREAM #pragma HLS INTERFACE s_axilite port = x bundle = CONTROL_BUSS = BACH = 0

Դուք կարող եք տեսնել, թե ինչպես են IP հրահանգի վրա ցուցադրվող նավահանգիստներն ազդում այդ հրահանգների վրա:

Քայլ 11: AXI Գրանցեք միջերես

Ձեր IP բլոկից դեպի PS մուտքագրում/ելք ստանալու համար դա անելու լավ միջոց է AXI ինտերֆեյսը:

Դուք կարող եք դա նշել ձեր HLS ծածկագրում, ներառյալ այն օֆսեթները, որոնք կօգտագործվեն հետագայում տվյալ արժեքին մուտք գործելու համար.

անվավեր պատկերի_ֆիլտր (AXI_STREAM & video_in, AXI_STREAM & video_out, int & x, int & y) {

#pragma HLS INTERFACE s_axilite նավահանգիստ = x փաթեթ = CONTROL_BUS օֆսեթ = 0x14

#pragma HLS INTERFACE s_axilite նավահանգիստ = y փաթեթ = CONTROL_BUS օֆսեթ = 0x1C #pragma HLS տվյալների հոսք

x = 42;

y = 0xDEADBEEF; }

Vivado- ում պատշաճ կերպով միանալուց հետո կարող եք մուտք գործել արժեքներ ՝ օգտագործելով այս կոդը Vivado SDK- ում.

#ներառել «պարամետրերը.հ»

#սահմանել xregoff 0x14 #սահմանել yregoff 0x1c x = Xil_In32 (XPAR_IMAGE_FILTER_0_S_AXI_CONTROL_BUS_BASEADDR+xregoff); y = Xil_In32 (XPAR_IMAGE_FILTER_0_S_AXI_CONTROL_BUS_BASEADDR+yregoff);

Սա ձեզ կստանա 42 -ով x- ով և 0xdeadbeef- ով `y- ով

Քայլ 12: Dataflow Pragma

#Պրագմայի ՏՎՅԱԼՆԵՐԻ ներսում կոդի ներդրման եղանակը փոխվում է սովորական C ++ - ից: Կոդը հաղորդվում է այնպես, որ բոլոր հրահանգներն անընդհատ գործարկվեն տվյալների տարբեր մասերում (մտածեք դա, ինչպես գործարանի հավաքման գիծը, յուրաքանչյուր կայան անընդհատ աշխատում է մեկ գործառույթ կատարելով և փոխանցելով այն հաջորդ կայանին)

պատկերից կարող եք տեսնել, որ հրահանգներից յուրաքանչյուրը

Չնայած սովորական փոփոխականներ թվալուն, img օբյեկտները իրականում իրականացվում են որպես փոքր բուֆեր ՝ հրամանների միջև: Պատկերը որպես ֆունկցիայի մուտքագրում օգտագործելը «սպառում» է այն և այն այլևս պիտանի չի դարձնում: (Հետեւաբար կրկնօրինակ հրամանների անհրաժեշտությունը)