百度云服务器FPGA标准开发环境的逻辑开发与编译示例

 

镜像是云服务器实例运行环境的模板，包括操作系统和预装软件等配置。百度云为每个FPGA实例默认提供了专属公共镜像，用户可以按需选择适合的镜像类型。

 

概述

基于百度云自研的FPGA加速卡，提供了一套FPGA标准开发环境。您可以使用百度云提供的镜像工具包，在FPGA上开发与调试自己的业务功能，或者将已有的功能模块移植到FPGA加速卡上。

百度自研FPGA加速卡使用Xilinx 20nm KU115 FPGA。FPGA板卡带有4通道DDR4，每个通道72bit，带ECC，容量2GB，速率2400Mhz。FPGA通过PCIE 3.0x8和CPU相连。板卡的结构框图如下所示：

 

基于上面的FPGA板卡，百度还提供的FPGA标准开发环境，其系统结构如下图：

 

FPGA标准开发环境具有极大的灵活性：

您可以自行研发FPGA中动态部分的逻辑，包括KU115芯片的绝大部分资源，以及4个DDR4通道，让FPGA电路完成定制化的功能，

百度云提供驱动和应用参考设计，您只需修改软件侧的驱动和应用程序，调用FPGA完成特定的功能。

直接使用百度提供的工具包更换FPGA中动态部分的逻辑。

FPGA标准开发环境提供虚拟jtag工具，您可以使用vivado工具对FPGA进行调试。

FPGA 标准开发环境操作包括两部分：

FPGA软件驱动开发

以运行支持PE进行简单浮点向量加功能的示例程序为例：
1. 编译驱动，提供编译示例程序。
2. 运行示例程序。

FPGA逻辑开发

使用工具包开发和调试用户逻辑：
1. 使用Baidu_HW_design_toolkit编译实现您的动态逻辑。
2. 使用bin_pr_tools更换您的动态逻辑。
3. 使用Vivado对您的动态逻辑进行调试。

FPGA软件驱动开发

编译驱动

修改driver/Makefile中的KERNELDIR变量，使之指向当前内核的编译目录，一般为/lib/modules/$(uname -r)/build目录或/usr/src/kernels/$(uname -r)。

 

执行make，如果编译成功，当前目录下会生成xdma_xvc.ko驱动文件，如下图所示：

 

执行insmod xdma_xvc.ko，装载上一步生成的驱动文件，在/dev目录下会出现如下设备文件/dev/xil_xvc/cfg_ioc0。

 

编译示例程序

进入sample目录，执行make。如果编译成功，当前目录下生成sample、sample_user_irq等可执行文件，参见下图：

 

运行示例程序

执行./sample，输出如下结果，PE正确地执行了浮点向量加功能。sample使用轮询寄存器方式检查命令结果是否完成。

执行./sample_user_irq，输出如下结果，PE正确地执行了浮点向量加功能。sample_user_irq使用中断方式检查命令结果是否完成。

关键代码示例