怎么在Vitis加速设计中为Kernel创建面积约束

本文来自赛灵思高级产品应用工程师 Hong Han

Alveo系列开发板上的平台其实是一个DFX设计的静态部分，在Vitis 统一软件平台中使用Alveo系列开发板设计加速Kernel， 最终这些Kernel的逻辑会在分布在DFX设计的动态区域。

本篇将介绍如何为Kernel的逻辑做floorplan（画Pblock），人为控制Kernel逻辑的布局。

我们以经典Example design“Vector Addition” 为例：

1. 打开Vitis 2020.2，创建新的 Application Project

File -》 New -》 Application project

2. 选择xilinx_u200_qdma_201910_1平台 （本篇讨论的方法不局限于某个具体平台）

3. 选择打开Example Design “Vector Addition”

4. 对Hardware Flow 在Link阶段设置 “-R2”，然后Build

此处report level 选择-R2：VPL（Vitis Platform link） 过程输出更多中间文件， 后续我们会用到画Kernel Pblock所需要的opt.dcp

5. 不用等到生成xclbin文件，VPL完成opt_design步骤之后我们就能看到XX_opt.dcp 文件。

XX_opt .dcp 所在目录及文件名：

vitis_pblock_u200/vadd_test_system_hw_link/Hardware/binary_container_1.build/link/vivado/vpl/prj/prj.runs/impl_1

pfm_top_wrapper_opt.dcp

6. 把这个XX_opt.dcp拷贝到另外的目录，并用Vivado打开这个dcp 文件

7. 查看已有的Pblock。主菜单 Window -》 Physical Constraints

在这个视图可以看到平台已经为动态区域在各个SLR中设置了相应的Pblock， 而且需要注意的是，设计中已有的Pblock是有层级关系的

例如：pblock_dynamic_region 包含三个下级pblock：

pblock_dynamic_SLR0，

pblock_dynamic_SLR1，

pblock_dynamic_SLR2，

提醒：不同平台SLR的数目也可能是不同的。 不同平台中自带pblock的名字有差异是正常的。 需要用户自己观察。

为Kernel模块生成的Pblock应该是pblock_dynamic_SLR0 这一级Pblock 的子模块， 工具支持把同一个Kernel的不同部分放置到多个SLR中，用户需要保证跨SLR路径的时序。

8. 为Kernel模块画Pblock

在这里尝试把Kernel 放置在pblock_dynamic_SLR0所属的中心区域

《1》。 在Vivado的Netlist View中选中Kernel 模块

例子中的模块名是 pfm_top_i/dynamic_region/krnl_vadd_1

《2》。 可以在Cells properties 窗口看到这个模块当前所属的Pblock是pblock_dynamic_region

《3》。 点击Device 视图中的“Draw Pblock” 按钮， 在Device视图上原有pblock_dynamic_SLR0的范围内画一个方框，新画的Pblock所覆盖面积要被原Pblock完全包含。 画完之后还可以选中Pblock微调Pblock的边界，同时为了不影响原来Pblock的结构，在TCL CONSOLE中用以下命令把新Pblock的Parent Pblock设置成pblock_dynamic_SLR0：

set_property PARENT pblock_dynamic_SLR0 ［get_pblocks pblock_krnl_vadd_1］

《4》。 再看Kernel 模块的Pblock属性，已经变为pblock_krnl_vadd_1

《5》 在TCL CONSOLE中会打印出了画pblock相应的约束，我们可以将这些约束拷贝到一个新的tcl文件中保存。

（在这里保存到kernel_pblock.tcl）

《6》 看下更新的Pblock结构，新生成的pblock_krnl_vadd_1 是pblock_dynamic_SLR0的Child Pblock

《7》 继续在TCL CONSOLE执行 place_design 命令完成布局

理论上这一步可以跳过，如果你确信你画的Pblock没有问题的话。

《8》 完成place_design之后，可以观察一下Kernel 的资源在Device 上的实际分布情况

可以看到Kernel的逻辑全部都分布在刚才所画的Pblock 区域内

9. 在Vitis的link阶段做以下设置，使之前保存的画Pblock的命令在VPL（Vitis Platform link） 的place_design步骤执行之前生效

--vivado.prop run.impl_1.STEPS.PLACE_DESIGN.TCL.PRE=XX/kernel_pblock.tcl

10. 重新build Vitis 的Hardware flow， 之前加入的命令就会生效。

总结： 这就是一个简单的为Kernel逻辑创建面积约束（Pblock）的过程， 实际用户也可以为Kernel的子模块创建Pblock，这方面工具没有限制

编辑：jq