如何在 Vivado 中为加速平台创建硬件工程

本文系《创建 Vitis™ 加速平台的简单指南》的第1部分。(您可通过下列链接查看其它各部分:第 2 部分:在 PetaLinux 中为加速平台创建软件工程 ;第 3 部分:在 Vitis 中封装加速平台  ;第 4 部分:在 Vitis 中测试定制加速平台 )。

在本文中,我们将讲解如何在 Vivado® Design Suite 中完成平台准备工作,以便将其用作为 Vitis 中的加速平台。

您既可以采用已确认的成熟设计作为平台,这样只需稍作增强便可灵活运用于加速软件功能,或者也可以采用仅含加速所需拓扑结构的简单基础平台。重点在于,此平台并没有必要采用一次性设计,而应采用可有机变化的设计,这样即可随您的设计需求而变。

引言

加速软件组件就意味着将其从 CPU 卸载至可编程逻辑中的加速 IP。Vitis 工具将负责处理在加速 IP 与 CPU 之间添加数据移动程序的操作。

但它确实需要用户提供输入信息。它需要了解从 SoC 和加速 IP 连接到哪个接口。它还需要了解有哪些时钟/复位可供使用。

并且由于我们在 CPU 与加速 IP 之间发送数据块,因此需要中断信号。基本上就这些…… 好吧,其实还要向 Vitis 工具提供一些其它信息,这个我们稍后再聊。

先继续往下看。启动 Vivado 并创建工程。我使用的是 ZCU104 评估板。但以下步骤对于所有 Zynq® UltraScale™ 开发板都是通用的,无论是开发板还是定制板都一样。

创建硬件设计

创建块设计 (BD)。此处名称与用于命名平台的名称相同。

从 IP 目录添加 Zynq UltraScale 处理器子系统 IP 块。如果使用的是开发板,那么应启用“块自动化设置 (Block Automation)”功能。

我把默认接口更改为仅包含 LPD:

在我们的简单平台中,可以只创建 2 个时钟。这些时钟将在 Vitis 中使用。

我们可从 IP 目录添加 Clocking Wizard:

默认情况下,复位处于高电平有效状态,而复位源(位于 Zynq UltraScale 器件上)则处于低电平有效状态。因此,在进行时钟设置配置时需牢记此信息。

我添加了 3 个输出时钟:100Mhz、150Mhz 和 300Mhz:

并将复位极性设置为低电平有效(Active Low):

针对每个时钟都需要提供同步复位。我们有 3 个时钟,因此需要从 IP 目录添加 3 个 Processor System Reset IP 核:

下一步,需要添加中断信号。这里我们从 IP 目录添加 AXI Interrupt Controller。用户可以使用 IP integrator 中的“运行自动连接(Run Connection Automation)”功能来处理 AXI 连接。

使用 100Mhz 时钟

在 AXI Interrupt Controller 中,将“中断输出连接(Interrupt Output Connection)”设置为“单连接 (Single)”,并将其连接到 Zynq UltraScale IP 上的 pl_ps_irq:

对于基本硬件平台,这样设置就可以了。

现在,我们只需设置元数据,以便通过 Platform (PFM) 属性将硬件信息告知 Vitis 即可。

添加 PFM 属性

PFM 属性是将元数据传递给 Vitis 所必需的。

Vitis 会提取这些数据以判定哪些接口、时钟和中断信号可用于在现有平台中添加加速部分。

平台名称

首先,对平台命名:

完成命名后,您将看到一个新的“平台 (Platform)”选项卡。其中将显示整个设计中的所有时钟、接口和中断信号。 我们需要筛选可用于 Vitis 的资源。

启用时钟

右键单击时钟,然后单击“启用 (Enable)”:

针对 clk_out3 重复此操作。

时钟属性

选中“选项 (Options)”选项卡:

注:时钟 ID 必须以 0 开头并递增,因此,请更改此处设置。我们还必须指定默认值。

此处默认值即 Vitis 中使用的默认时钟:

设置 clk_out3 的索引:

启用接口

可采用块设计中可用的任意接口,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。

启用中断

工程属性

Vitis IDE 是支持众多不同流程(例如,数据中心、加速或嵌入式流程等)的统一工具。我们需要将此用途传递给 Vitis 工具。

如果要创建嵌入式设计,就需要指定该用途。在此示例中,我们将把 Vitis 用于加速。此用途必须明确指定,因为 Vitis 需要告知下游工具如何处理该平台。

此处可看到下列属性:

创建 XSA

完成以下任务以创建 XSA

• 生成块设计
• 创建 HDL 封装
• 生成比特流
• 依次单击“File -> Export -> Export Hardware”
o 依次单击“Expandable -> Pre Synthesis”,然后选中“Bitstream”

用户可在此处输入详细信息:

至此大功告成。

如需了解后续步骤,请参阅本系列博客的第 2 部分:在 PetaLinux 中为加速平台创建软件工程

文章转载自:Xilinx赛灵思官微

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