本文转载自：FPGA入门到精通微信公众号
在FPGA开发中，资源占用和时序约束一直是主要问题。为了解决这些问题，Vivado提供了丰富的优化工具和资源占用分析工具，帮助工程师优化FPGA设计，深入了解各个子模块的资源使用情况。
本文将从资源占用的角度，介绍Vivado中如何进行FPGA设计资源优化以及查看各子模块资源占用的方法。通过使用Vivado提供的优化工具，可以平衡FPGA设计中的资源和时序，提高设计质量和性能。同时，还可以通过资源占用分析工具深入了解各个子模块的资源使用情况，便于精确地掌握设计瓶颈，并作出相应的调整。
一、FPGA 设计资源优化
FPGA 设计的资源消耗往往是开发者所面临的一个主要问题，尤其是在使用大型的 IP 核时，资源的消耗可能会引起 FPGA 设计的失败。因此，如何有效地减少资源消耗，优化 FPGA 设计是非常重要的。下面介绍 Vivado 中的资源优化方法。
1、合并相同逻辑
相同逻辑的实例可以在综合阶段或后续阶段合并，从而减少资源使用。Vivado 工具链会自动检测到相同的逻辑，并进行优化。对于复杂的逻辑设计，建议对其进行模块化，可提高综合效率和资源利用率。
2、移除未使用逻辑
在 FPGA 设计中，经常会存在部分逻辑未被使用，这些未使用逻辑将占用 FPGA 资源，添加不必要的成本。因此，移除未使用逻辑是优化 FPGA 设计的重要步骤之一。Vivado 提供了“SYNTH_OPT”综合选项，可在综合阶段移除未使用的逻辑，提高资源利用效率。
3、 选择最优综合策略
Vivado 工具链提供多种综合策略，例如低功耗、快速、面积优化等等。不同的策略会影响资源利用率、性能和功耗。工程师应根据实际需求选择最优的综合策略。
4、优化时序
FPGA 设计中时序是一个非常重要的因素，它直接关系到 FPGA 的性能和资源利用率。Vivado 工具链提供了多种时序分析和优化工具，例如时钟分析器和时序约束器，可用于分析和优化 FPGA 设计的时序，以提高资源利用率和性能。
二、查看各子模块资源占用的方法
在了解了 FPGA 设计资源优化的基本方法后，下面介绍如何查看各子模块的资源占用情况。
1、综合报告
在 Vivado 中，综合报告可以展示设计的层次结构、每个模块的资源占用和时序分析等信息。要生成综合报告，有以下2种方式
（1）图形界面操作
完成综合后，在Vivado IDE左侧的Flow Navigator，“SYNTHESIS”点击Open Synthesized Design，然后点击report_utilization。
（2）TCL命令操作
1）综合后，执行Open Synthesized Design，再在 Vivado 的 Tcl Console 中输入以下命令：report_utilization -hierarchical
2）执行上述命令后，Vivado 将生成一个 HTML 格式的综合报告文件。
2、实现报告
在 Vivado 中，实现报告提供了更为详细的资源占用情况分析。生成实现报告的方法，有以下2种方式
（1）图形界面操作
完成Implementation后，在Vivado IDE左侧的Flow Navigator点击Open Implemented Design，然后点击report_utilization。
（2）TCL命令操作
1）综合后，执行Open Implemented Design，在 Vivado 的 Tcl Console 中输入以下命令：report_utilization -hierarchical
2）执行完上述命令后，Vivado 会生成一个文本文件，该文件记录了包括复杂度、功耗、时序等信息的实现报告。
3、IP 核报告
IP 核的资源占用情况也可以通过 Vivado 工具查看，只需按照以下步骤操作：
1）在 Vivado 的 Tcl Console 中输入以下命令：report_ip_status
2）执行完上述命令后，在弹出的对话框中，可以选择查看 IP 核资源使用情况的详细信息。
三、总结
综上所述，Vivado 提供了丰富的工具和资源占用分析工具，可帮助工程师优化 FPGA 设计，并深入了解各个子模块的资源使用情况。因此，精通这些工具和方法对于 FPGA 开发人员来说是非常重要的。通过上述方法，可以更加深入地了解各个子模块的资源占用情况，并进行针对性优化，进而提高 FPGA 设计的性能和资源利用率。
