如何在Vivado Design Suite中完成平臺(tái)準(zhǔn)備工作

在本文中，我們將講解如何在 Vivado Design Suite 中完成平臺(tái)準(zhǔn)備工作，以便將其用作為 Vitis 中的加速平臺(tái)。 您既可以采用已確認(rèn)的成熟設(shè)計(jì)作為平臺(tái)，這樣只需稍作增強(qiáng)便可靈活運(yùn)用于加速軟件功能，或者也可以采用僅含加速所需拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單基礎(chǔ)平臺(tái)。重點(diǎn)在于，此平臺(tái)并沒(méi)有必要采用一次性設(shè)計(jì)，而應(yīng)采用可有機(jī)變化的設(shè)計(jì)，這樣即可隨您的設(shè)計(jì)需求而變。

01 引言

加速軟件組件就意味著將其從 CPU 卸載至可編程邏輯中的加速 IP。Vitis 工具將負(fù)責(zé)處理在加速 IP 與 CPU 之間添加數(shù)據(jù)移動(dòng)程序的操作。 但它確實(shí)需要用戶提供輸入信息。它需要了解從 SoC 和加速 IP 連接到哪個(gè)接口。它還需要了解有哪些時(shí)鐘/復(fù)位可供使用。

并且由于我們?cè)?CPU 與加速 IP 之間發(fā)送數(shù)據(jù)塊，因此需要中斷信號(hào)。基本上就這些……好吧，其實(shí)還要向 Vitis 工具提供一些其它信息，這個(gè)我們稍后再聊。

先繼續(xù)往下看。啟動(dòng) Vivado 并創(chuàng)建工程。我使用的是 ZCU104 評(píng)估板。但以下步驟對(duì)于所有 Zynq UltraScale 開(kāi)發(fā)板都是通用的，無(wú)論是開(kāi)發(fā)板還是定制板都一樣。

02 創(chuàng)建硬件設(shè)計(jì)

創(chuàng)建塊設(shè)計(jì) (BD)。此處名稱與用于命名平臺(tái)的名稱相同。

從 IP 目錄添加 Zynq UltraScale 處理器子系統(tǒng) IP 塊。如果使用的是開(kāi)發(fā)板，那么應(yīng)啟用“塊自動(dòng)化設(shè)置 (Block Automation)”功能。

我把默認(rèn)接口更改為僅包含 LPD：

在我們的簡(jiǎn)單平臺(tái)中，可以只創(chuàng)建 2 個(gè)時(shí)鐘。這些時(shí)鐘將在 Vitis 中使用。 我們可從 IP 目錄添加 Clocking Wizard：

默認(rèn)情況下，復(fù)位處于高電平有效狀態(tài)，而復(fù)位源（位于 Zynq UltraScale 器件上）則處于低電平有效狀態(tài)。因此，在進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)置配置時(shí)需牢記此信息。 我添加了 3 個(gè)輸出時(shí)鐘：100Mhz、150Mhz 和 300Mhz：

并將復(fù)位極性設(shè)置為低電平有效(Active Low)：

針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘都需要提供同步復(fù)位。我們有 3 個(gè)時(shí)鐘，因此需要從 IP 目錄添加 3 個(gè) Processor System Reset IP 核：

下一步，需要添加中斷信號(hào)。這里我們從 IP 目錄添加 AXI Interrupt Controller。用戶可以使用 IP integrator 中的“運(yùn)行自動(dòng)連接(Run Connection Automation)”功能來(lái)處理 AXI 連接。

使用 100Mhz 時(shí)鐘

在 AXI Interrupt Controller 中，將“中斷輸出連接(Interrupt Output Connection)”設(shè)置為“單連接 (Single)”，并將其連接到 Zynq UltraScale IP 上的 pl_ps_irq：

對(duì)于基本硬件平臺(tái)，這樣設(shè)置就可以了。 現(xiàn)在，我們只需設(shè)置元數(shù)據(jù)，以便通過(guò) Platform (PFM) 屬性將硬件信息告知 Vitis 即可。

03 添加 PFM 屬性

PFM 屬性是將元數(shù)據(jù)傳遞給 Vitis 所必需的。 Vitis 會(huì)提取這些數(shù)據(jù)以判定哪些接口、時(shí)鐘和中斷信號(hào)可用于在現(xiàn)有平臺(tái)中添加加速部分。

平臺(tái)名稱

首先，對(duì)平臺(tái)命名：

完成命名后，您將看到一個(gè)新的“平臺(tái) (Platform)”選項(xiàng)卡。其中將顯示整個(gè)設(shè)計(jì)中的所有時(shí)鐘、接口和中斷信號(hào)。 我們需要篩選可用于 Vitis 的資源。

啟用時(shí)鐘

右鍵單擊時(shí)鐘，然后單擊“啟用 (Enable)”：

針對(duì) clk_out3 重復(fù)此操作。

時(shí)鐘屬性

選中“選項(xiàng) (Options)”選項(xiàng)卡：

注：時(shí)鐘 ID 必須以 0 開(kāi)頭并遞增，因此，請(qǐng)更改此處設(shè)置。我們還必須指定默認(rèn)值。 此處默認(rèn)值即 Vitis 中使用的默認(rèn)時(shí)鐘：

設(shè)置 clk_out3 的索引：

啟用接口

可采用塊設(shè)計(jì)中可用的任意接口，例如，Zynq UltraScale 器件上的接口或 AXI Interconnect 上的接口。 在此例中，我只添加 Zynq UltraScale 器件上的接口。

啟用中斷

04 工程屬性

Vitis IDE 是支持眾多不同流程（例如，數(shù)據(jù)中心、加速或嵌入式流程等）的統(tǒng)一工具。我們需要將此用途傳遞給 Vitis 工具。 如果要?jiǎng)?chuàng)建嵌入式設(shè)計(jì)，就需要指定該用途。在此示例中，我們將把 Vitis 用于加速。此用途必須明確指定，因?yàn)?Vitis 需要告知下游工具如何處理該平臺(tái)。 此處可看到下列屬性：

05 創(chuàng)建 XSA

完成以下任務(wù)以創(chuàng)建 XSA

?生成塊設(shè)計(jì) ?創(chuàng)建 HDL 封裝 ?生成比特流 ?依次單擊“File -> Export -> Export Hardware” o 依次單擊“Expandable -> Pre Synthesis”，然后選中“Bitstream”

用戶可在此處輸入詳細(xì)信息：

至此大功告成。