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Standalone例程的应用与分析

LL-LING宁 来源:LL-LING宁 作者:LL-LING宁 2022-08-02 08:03 次阅读

如果是VCK190 ES单板,需要在Lounge里申请"Versal Tools Early Eacess"; "Versal Tools PDI Early Eacess"的License,并在Vivado里使能ES器件。在Vivado/2020.2/scripts/init.tcl的文件里,添加“enable_beta_device xcvc*”,可以自动使能ES器件。

1.2. Platform
在进行开发之前,需要准备Platform。 VCK190 Production单板和VCK190 ES单板使用的Platform不一样,可以从下面链接下载各自的Platform,再复制到目录“Xilinx/Vitis/2020.2/platforms/”下。

VCK190 Production Platform
VCK190 ES Platform

准备好后,目录结构与下面类似。

poYBAGGYHeOAAnsRAABuK70O1cg390.png

1.3. Common Images

Xilinx现在还提供了Common Images,包含对应单板的Linux启动文件,和编译器、sysroots(头文件、应用程序库)等。可以在Xilinx Download下载Versal common image。

1.4. 测试环境
Host OS: Ubuntu 18.04
Vitis 2020.2
PetaLinux 2020.2
VCK190 Production

2. AIE a2z 分析
2.1. 介绍

例程AIE a2z是Standalone (BareMetal)的例程,Versal的A72不运行Linux。 它很全面,包含创建Platform、创建AIE Kernel、创建PL Kernel、创建A72应用程序、调试AIE Kernel。在Xilinx的文档中,AIE的程序,叫Kernel; 在Vitis里使用HLS开发的PL设计,也叫Kernel。

注意,2021年7月份,Vitis Tutorials的"master"分支,才包含例程AIE a2z。

2.2. 文件列表
AIE a2z包含下列文件。

后缀是md的文件,详细说了完成AIE a2z例子各个步骤。

AI_Engine_Development/Feature_Tutorials/01-aie_a_to_z$ ls -l
01-custom_base_platform_creation.md
02-aie_application_creation.md
03-pl_application_creation.md
04-ps_application_creation_run_all.md
images
LICENSE.txt
README.md
script
src

src目录包含源代码文件,分别对应A72、PL、AIE设计。
AI_Engine_Development/Feature_Tutorials/01-aie_a_to_z/src$ tree
main.cpp
mm2s.cpp
platform_config.h
platform.cpp
platform.h
s2mm.cpp

2.3. main.cpp
main.cpp是A72的主要代码。除去Standalone软件的系统初始化,它还完成以下工作。

1. 分别申请内存,初始化输入输出数据
2. 通过AIE_systemConfig启动MM2S/S2MM的数据搬移
3. 初始化和运行Graph
4. 检查输出数据是否正确

int main()
{

printf("Initializing input data in memory\n");
status = InitInputData(&in, INPUT_SIZE);

printf("Initializing output memory space\n");
status = InitOutputData(&out, OUTPUT_SIZE);

printf("System Configuration\n");
AIE_systemConfig(in, out, INPUT_SIZE, OUTPUT_SIZE);

printf("Graph Initialization\n");
mygraph.init();

printf("Running Graph for 4 iterations\n");
mygraph.run(4);

int checks = 1;

while(1) {
printf("Checking output, check #%d\n",checks);
uint32_t v = Xil_In32(S2MM_BASE + CTRL_OFFSET);
checks++;
if(v & 6) {
break;
}
sleep(2);
}

printf("Checking Output Data: \n");
int err = 0;
int32_t golden, dataIn, realTemp, imTemp;
for(int i = 0; i dataIn = ((int32_t*)in)[i];
realTemp = (dataIn & 0xFFFF) + ((dataIn & 0xFFFF0000)>>16);
imTemp = (dataIn & 0xFFFF) - ((dataIn & 0xFFFF0000)>>16);
golden = ((realTemp - imTemp)

if(golden != ((int32_t*)out)[i])
{
err++;
printf("Output Error: Golden = %x Output = %x\n ",golden,((int32_t*)out)[i]);
}
}
}

2.4. mm2s.cpp
mm2s.cpp是利用HLS做的PL设计,用于从内存搬移数据到AIE Kernel。
extern "C" {
void mm2s(ap_int* mem, hls::stream >& s, int size) {
#pragma HLS INTERFACE m_axi port=mem offset=slave bundle=gmem

#pragma HLS interface axis port=s

#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=mem bundle=control
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=size bundle=control
#pragma HLS interface s_axilite port=return bundle=control

for(int i = 0; i #pragma HLS PIPELINE II=1
qdma_axis x;
x.data = mem[i];
x.keep_all();
s.write(x);
}
}
}

2.5. s2mm.cpp
mm2s.cpp也是利用HLS做的PL设计,用于从AIE Kernel搬移数据到内存。
extern "C" {

void s2mm(ap_int* mem, hls::stream >& s, int size) {
#pragma HLS INTERFACE m_axi port=mem offset=slave bundle=gmem

#pragma HLS interface axis port=s

#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=mem bundle=control
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=size bundle=control
#pragma HLS interface s_axilite port=return bundle=control

for(int i = 0; i #pragma HLS PIPELINE II=1
qdma_axis x = s.read();
mem[i] = x.data;
}
}
}

2.6. AIE工程文件
AIE a2z例子中,没有提供AIE的代码。AIE代码,来自于Vitis中AIE的模板工程“Simple”。AIE的模板工程“Simple”包含文件kernels.h、kernels.cc、project.h、project.cpp。

kernels.cc是定义AIE Kernel的文件,也是最重要的文件,它实际运行在AIE上。

void simple(input_window_cint16 * in, output_window_cint16 * out) {
cint16 c1, c2;
for (unsigned i=0; i window_readincr(in, c1);
c2.real = c1.real+c1.imag;
c2.imag = c1.real-c1.imag;
window_writeincr(out, c2);
}
}

kernels.h声明了AIE Kernel函数的的原型。

void simple(input_window_cint16 * in, output_window_cint16 * out);

project.h定义了运算的graph,连接了stream数据流和AIE kernel。

class simpleGraph : public adf::graph {
private:
kernel first;
kernel second;
public:
input_port in;
output_port out;
simpleGraph(){

first = kernel::create(simple);
second = kernel::create(simple);
connect > net0 (in, first.in[0]);
connect > net1 (first.out[0], second.in[0]);
connect > net2 (second.out[0], out);

source(first) = "kernels/kernels.cc";
source(second) = "kernels/kernels.cc";

runtime(first) = 0.1;
runtime(second) = 0.1;

}
};

project.cpp定义和控制运算的graph。A72的应用程序,包含了project.cpp,并且执行了mygraph.init()和mygraph.run( )。

simpleGraph mygraph;

# if 0
simulation::platform platform("data/input.txt", "data/output.txt");
# else
PLIO *in0 = new PLIO("DataIn1", adf::plio_32_bits,"data/input.txt");
PLIO *out0 = new PLIO("DataOut1",adf::plio_32_bits, "data/output.txt");
simulation::platform platform(in0, out0);
# endif

connect net0(platform.src[0], mygraph.in);
connect net1(mygraph.out, platform.sink[0]);

# ifdef __AIESIM__

int main(void) {
mygraph.init();
mygraph.run(4);
mygraph.end();
return 0;
}
# endif // __AIESIM__

3. 经验

AIE a2z做得相当完善,基本可以顺利完成。 在实验过程中,可能遇到下列问题。

3.1. AXI Interrupt
创建平台(Platform)时,AXI中断控制器(axi_intc)没有连接中断源。Vitis编译工程时,会连接HLS设计的IP模块的中断输出到AXI中断控制器(axi_intc)。 如果验证平台(Platform)的Block Design时,Vivado会报告下列关于中断控制器消息,提示没有中断源,可以忽略。

[BD 41-759] The input pins (listed below) are either not connected or do not have a source port, and they don't have a tie-off specified. These pins are tied-off to all 0's to avoid error in Implementation flow.
Please check your design and connect them as needed:
/axi_intc_0/intr

3.2. sys_clk0
Vivado也会对输入时钟报告下列时钟不匹配的消息。Vivado创建Block Design时,默认的时钟是100MHz。单板上的实际时钟是200MHz。选中sys_clk0_0,在属性中,把它更改为200MHz。

[xilinx.com:ip:axi_noc:1.0-1] /ps_nocClock frequency of the connected clock (/ps_noc/sys_clk0) is 100.000 MHz while "Input System Clock Frequency" is 200.000 MHz. Please either reconfigure the parameter "Input System Clock Period" of the axi_noc (in DDR Basic tab) or change frequency of the connected clock (CONFIG.FREQ_HZ) within the range of 199920031.987 to 200080032.013 Hz.

3.3. AIE license
如果Vitis编译工程时,报告“AIE license not found”,请申请license。

AIE license not found !
/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/aietools/bin/aieir_be: line 96: kill: (-28000) - No such process
ERROR: [aiecompiler 77-753] This application has discovered an exceptional condition from which it cannot recover while executing the following command
>> aieir_be --time-passes=0 --trace-plio-width=64 --pl-freq=0 --use-real-noc=true --show-loggers=false --high-performance=false --kernel-address-location=false --target=x86sim --swfifo-threshold=40 --single-mm2s-channel=false --workdir=./Work --exit-after=complete --event-trace-config= --test-iterations=-1 --stacksize=1024 --platform=/proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/base_pfm_vck190_aie_a2z/export/base_pfm_vck190_aie_a2z/base_pfm_vck190_aie_a2z.xpfm --event-trace-custom-config= --disable-dma-cmd-alignment=false --enable-ecc-scrubbing=false --write-partitioned-file=true --schemafile=AIEGraphSchema.json --includ --includ --includ --includ --includ --includ --device= --write-unified-data=false --fastmath=false --event-trace-advanced-mapping=0 --log-level=1 --enable-reconfig=false --aiesim-xrt-api=false --gen-graph-cleanup=false --use-canonical-net-names=false --event-trace-port=plio --new-placer=true --use-phy-shim=true --xlopt=0 --pre-compile-kernels=false --validate-only=false --trace-aiesim-option=0 --aiearch=aie --mapped-soln-udm= --optimize-pktids=false --no-init=false --num-trace-streams=1 --aie-heat-map=false --phydevice= --exec-timed=0 --pl-auto-restart=false --routed-soln-udm= --enable-profiling=false --disable-transform-merge-broadcast=false --verbose=true --use-async-rtp-locks=true --repo-path= --genArchive=false --pl-axi-lite=false --new-router=true --aie-driver-v1=false --logcfg-file= --event-trace-bounding-box= --enable-reconfig-dma-autostart=false --heapsize=1024 --logical-arch= --nodot-graph=false --shim-constraints= --disable-dma-autostart=false --disable-transform-broadcast-split=true -json ./Work/temp/project.json -sdf-graph /proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/simple_application_vck190_aie_a2z/src/project.cpp.

3.4. 安装dot
Vitis在编译过程中,会用到工具dot。如果没有安装sudo apt install graphviz,会得到错误"sh: 1: dot: not foun"。 在Ubuntu 18.04下,如果有管理员权限,使用命令“sudo apt install graphviz”能安装dot。

DEBUG:MapperPartitioner: Adding Edge : Name=D_net2 SrcPort=i1_po0 DstPort=i3_pi0 EdgeType=mem
DEBUG:MapperPartitioner:Done--Add Double Buffer Edge SrcPort=i1_po0 DstPort=i3_pi0 type=mem Edge=net2:i1-(buf2)->i3
DEBUG:MapperPartitioner:Graph After Adding Double Edges
sh: 1: dot: not found

ERROR: [aiecompiler 77-753] This application has discovered an exceptional condition from which it cannot recover while executing the following command
>> dot ./Work/reports/project.dot -Tpng -o ./Work/reports/project.png
.
Please check the output log for errors and fix those before you run the application.
/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/aietools/bin/aieir_be: line 96: kill: (-44668) - No such process
ERROR: [aiecompiler 77-753] This application has discovered an exceptional condition from which it cannot recover while executing the following command
>> aieir_be --time-passes=0 --trace-plio-width=64 --pl-freq=0 --use-real-noc=true --show-loggers=false --high-performance=false --kernel-address-location=false --target=hw --swfifo-threshold=40 --single-mm2s-channel=false --workdir=./Work --exit-after=complete --event-trace-config= --test-iterations=-1 --stacksize=1024 --platform=/proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/base_pfm_vck190_aie_a2z/export/base_pfm_vck190_aie_a2z/base_pfm_vck190_aie_a2z.xpfm --event-trace-custom-config= --disable-dma-cmd-alignment=false --enable-ecc-scrubbing=false --write-partitioned-file=true --schemafile=AIEGraphSchema.json --includ --includ --includ --includ --includ --includ --device= --write-unified-data=false --fastmath=false --event-trace-advanced-mapping=0 --log-level=1 --enable-reconfig=false --aiesim-xrt-api=false --gen-graph-cleanup=false --use-canonical-net-names=false --event-trace-port=plio --new-placer=true --use-phy-shim=true --xlopt=0 --pre-compile-kernels=false --validate-only=false --trace-aiesim-option=0 --aiearch=aie --mapped-soln-udm= --optimize-pktids=false --no-init=false --num-trace-streams=1 --aie-heat-map=false --phydevice= --exec-timed=0 --pl-auto-restart=false --routed-soln-udm= --enable-profiling=false --disable-transform-merge-broadcast=false --verbose=true --use-async-rtp-locks=true --repo-path= --genArchive=false --pl-axi-lite=false --new-router=true --aie-driver-v1=false --logcfg-file= --event-trace-bounding-box= --enable-reconfig-dma-autostart=false --heapsize=1024 --logical-arch= --nodot-graph=false --shim-constraints= --disable-dma-autostart=false --disable-transform-broadcast-split=true -json ./Work/temp/project.json -sdf-graph /proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/simple_application_vck190_aie_a2z/src/project.cpp.

3.5. 软件Emulation
运行软件Emulation的时候,要选择AIE工程,不选择system project。如果选择system project运行软件Emulation,会出现下列错误。

Error while launching program:
The selected system project 'simple_application_system' contains applications (simple_application) that doesn't support launching software emulation.
The selected system project 'simple_application_system' contains applications (simple_application) that doesn't support launching software emulation.

3.6. 硬件Emulation
先运行软件Emulation,再运行硬件Emulation。
如果直接运行硬件Emulation,会出现下列错误。

Failed to start emulator on the project 'simple_application_system' using the build configuration 'Emulation-HW'.
Launch emulator script doesn't exist at location '/proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z_script_hw_prj/custom_pfm_vck190/vitis/simple_application_system/Emulation-HW/package/launch_hw_emu.sh'.

另外Vitis里,先选择AIE工程,再编译AIE工程,然后去启动硬件Emulation,菜单里可能没有目标。编译后,要重新选择system project,再选择AIE工程,再去启动硬件Emulation,菜单里就会有目标。

3.7. A72软件没有ap_int.h
文件mm2s.cpp和s2mm.cpp时给HLS设计用的,不能添加到A72的软件工程里。如果把它们加到了A72的软件工程里,会遇到错误“ap_int.h: No such file or directory”。

aarch64-none-elf-g++ -Wall -O0 -g3 -I"/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/aietools/include"
-I"/proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/simple_application_vck190_aie_a2z/src"
-I"/../include" -c -fmessage-length=0 -MT"src/mm2s.o" -mcpu=cortex-a72 -I/proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/vck190_aie_a2z_aie_output_platform/export/vck190_aie_a2z_aie_output_platform/sw/vck190_aie_a2z_aie_output_platform/standalone_domain/bspinclude/include -MMD -MP -MF"src/mm2s.d" -MT"src/mm2s.o" -o "src/mm2s.o" "../src/mm2s.cpp"
../src/mm2s.cpp:33:10: fatal error: ap_int.h: No such file or directory
33 | #include
| ^~~~~~~~~~

3.8. A72软件工程找不到simple(input_window, output_window)
A72软件要控制AIE Kernel,需要相关信息。因此预先把AIE工程编译后产生的文件“Hardware/Work/ps/c_rts/aie_control.cpp“,添加到 A72软件工程。

如果忘记添加,可能会得到错误信息,“undefined reference to `simple(input_window, output_window)'”

aarch64-none-elf-g++ -L/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/aietools/lib/aarchnone64.o -mcpu=cortex-a72 -Wl,-T -Wl,../src/lscript.ld -L/proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/vck190_aie_a2z_aie_output_platform/export/vck190_aie_a2z_aie_output_platform/sw/vck190_aie_a2z_aie_output_platform/standalone_domain/bsplib/lib -o "aie_a2z_vck190_a72_ctrl_app.elf" ./src/main.o ./src/platform.o -ladf_api -Wl,--start-group,-lxil,-lgcc,-lc,-lstdc++,--end-group
/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/gnu/aarch64/lin/aarch64-none/x86_64-oesdk-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-elf/aarch64-xilinx-elf-ld.real: ./src/main.o: in function `simpleGraph::simpleGraph()':
/proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/simple_application_vck190_aie_a2z/src/project.h:17: undefined reference to `simple(input_window*, output_window*)'
/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/gnu/aarch64/lin/aarch64-none/x86_64-oesdk-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-elf/aarch64-xilinx-elf-ld.real: /proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/simple_application_vck190_aie_a2z/src/project.h:17: undefined reference to `simple(input_window*, output_window*)'
/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/gnu/aarch64/lin/aarch64-none/x86_64-oesdk-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-elf/aarch64-xilinx-elf-ld.real: /proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/simple_application_vck190_aie_a2z/src/project.h:18: undefined reference to `simple(input_window*, output_window*)'
makefile:48: recipe for target 'aie_a2z_vck190_a72_ctrl_app.elf' failed
/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/gnu/aarch64/lin/aarch64-none/x86_64-oesdk-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-elf/aarch64-xilinx-elf-ld.real: /proj/hankf/vck190/vck190_aie_a2z/vitis/simple_application_vck190_aie_a2z/src/project.h:18: undefined reference to `simple(input_window*, output_window*)'
collect2.real: error: ld returned 1 exit status
make: *** [aie_a2z_vck190_a72_ctrl_app.elf] Error 1

3.9. Package

编译A72程序后,要编译system project,将所有模块打包再一起。这时候,要根据04-ps_application_creation_run_all.md的Step 3. Build the Full System,添加打包选项,“--package.ps_elf ../../A-to-Z_app/Debug/A-to-Z_app.elf,a72-0 --package.defer_aie_run”。

如果没有添加,会报告错误“no xclbin input is found”。

Package step cannot be performed since the platform has a VPP link generated XSA and no xclbin input is found. Please provide a valid xclbin location in system project package options
11:21:21 Build Finished (took 646ms)

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