使用AXI4-Lite将Vitis HLS创建的IP连接到PS

在 AXI 基础第 6 讲 - Vitis HLS 中的 AXI4-Lite 简介中，使用 C 语言在 HLS 中创建包含 AXI4-Lite 接口的 IP。

在本篇博文中，我们将学习如何导出 IP 以供在 Vivado Design Suite 中使用、如何将其连接到其它 IP 核与处理器以及如何在板上运行工程。

本篇博文将分为 3 个部分：

1. 从 Vitis HLS 导出 IP。

2. 使用Vivado Design Suite创建硬件。

3. 在Vitis 统一软件平台中编写软件并在板上运行。

1. 导出 IP

在AXI 基础第 6 讲 - Vitis HLS 中的 AXI4-Lite 简介中（AXI 第六讲请回复本公众号AXI 获得），我们创建了 1 个包含 AXI4-Lite 接口的 IP。如果要把新 IP 连接到任何其它 IP 或者连接到 PS，则首先需要将软件代码综合成 RTL（即，将其转换为硬件）。随后，我们就可以将 RTL IP 导出到 Vivado Design Suite，以便在其中将其连接到其它 IP 核或者连接到 PS。

1.1. 按如下所示编辑代码，然后保存。

int example(char *a, char *b, char *c)

{

#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=a bundle=BUS_A

#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=b bundle=BUS_A

#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=c bundle=BUS_A

#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=return bundle=BUS_A

 

 

  *c += *a + *b;

  int result = 0;

  result = *c;

 

  return result;

}

1.2. 鉴于我们将在板上运行此代码，因此需要将综合设置更改为对应于可用的开发板的设置。

我这里选择的是 Zynq UltraScale+ ZCU106 评估板。要更改所使用的开发板，请转至“解决方案 (Solution) -> 解决方案设置 (Solution Settings) -> 综合设置 (Synthesis Settings)”，然后选择如下所示高亮的“...”即可选择可用的开发板。

1.3. 选择屏幕顶部的绿色运行按钮 即可运行 C 语言综合。这样即可将代码转换为 RTL：

1.4. 完成综合后，您可选择“导出 RTL (ExportRTL)”工具栏按钮，或者也可以单击“解决方案 (Solution) -> 导出 RTL (Export RTL)”以打开“Export RTL”对话框。

1.5. 打开的对话框应如下截屏所示。

本文包含有关所有可用选项的详细解释。

• 选择“配置 (configuration)”选项，为新 RTL IP 添加详细信息。将显示名称更改为“Example”，然后选择“确定 (OK)”。当您在 Vivado Design Suite 中打开自己的 IP 时，将显示此名称。
• 选择“浏览 (Browse)”按钮以选择 Vivado IP (.zip) 文件的输出位置及其名称。输出的 ZIP 文件将包含您的 RTL IP，您可将其导入 Vivado Design Suite。

 

1.6. 等待工具完成导出，然后打开 Vivado Design Suite。选择“创建新工程”选项：

1.7. 对于后续所有其它步骤，请选择“下一步 (Next)”。选择器件时，请务必选择您在创建工程时所选的器件。如果您不确定，可在 Vitis HLS 中的“解决方案设置 (solution settings) -> 综合设置 (synthesis settings)”下找到该器件。如果您选择其它器件，那么将您的 IP 导入 Vivado Design Suite 时可能会出现问题。

最后，选择“完成 (Finish)”以打开空工程。

1.8. 要使用 Vivado 工程中生成的 IP，首先必须将新 IP 存储库添加到 Vivado 工程中。此处所示文件夹包含从 Vitis HLS 导出的 .zip 文件。要添加存储库，请选择“设置 (Settings) -> IP -> 存储库 (Repository)”。选择 + 按钮并在 Vitis HLS 中选择 IP 导出的位置（即，以上第 6 步）。

选择位于对话框底部的“应用 (Apply)”按钮，然后选择“确定 (OK)”。

1.9. 选择 IP 目录 (Select IP Catalog)。现在，您的新存储库应已显示在目录中。

如已成功导入 IP，那么详细信息窗口中所列出的 IP 数量应为“1”。

注：如果列出的 IP 数量为 0，那么您可右键单击自己的新存储库并选择“将 IP 添加到存储库中 (Add IP to Repository)”。选择您从 Vitis HLS 导出的 ZIP 文件。随后，存储库中的 IP 数量应已显示为“1”。如果未显示正确数量，请检查您在 Vitis HLS 中所选的板/器件与您在 Vivado 中所使用的是否相同，否则，则表示您的 IP 可能不兼容。

1.10. 在 Flow Navigator 中，选择“创建模块设计 (Create Block Design)”。

在显示的选项卡中，选择 + 按钮并搜索您在第 6 步中在 Vitis HLS 中指定的 IP 名称（即，Example）。

祝贺您！您已成功创建了 IP、将其从 Vitis HLS 导出并已添加到 Vivado Design Suite 中的模块设计中。

单击 s_axi_BUS_A 旁的 + 按钮即可展开端口。如需获取更多相关信息，请参阅 (PG155 )中的 “端口描述”。https://www.xilinx.com/support/documentation/ip_documentation/axi_lite_i...

2. 创建硬件

您可能会想要连接到 PS 以便充分利用其功能。添加 PS IP（如 ZCU106 评估板上提供的 Zynq UltraScale+ MPSoC IP）即可支持您执行此操作。如需获取有关 Zynq UltraScale+ MPSoC IP 的更多信息，请参阅：https://china.xilinx.com/content/xilinx/en/products/intellectual-propert...

2.1. 将 Zynq UltraScale+ MPSoC IP 添加到模块框图中。添加完成后，将在屏幕顶部出现一条提示信息。选择“运行自动连接功能 (Run Connection Automation)”。

2.2. 这样即可得到如下图示。或者，您可为此 IP 手动添加所有器件，并如该图所示连接这些器件。这样即可得到如下图示：

2.3. 右键单击“源 (Source)”选项卡下的.bd 以创建 HDL 封装器 (wrapper)。运行综合、运行实现，然后生成比特流。下一步，选择“文件 (File) -> 导出 (Export) -> 导出硬件 (Export Hardware)”。请务必选中包含比特流的选项，并记下所选导出位置。这样即可创建包含所有硬件信息的 XSA 文件。现在，您可以关闭 Vivado。

3. 编写软件

鉴于您的硬件已完成创建并导出，我们需要编写软件以向硬件提供操作指示。我们将在Vitis中编写软件。您将需要从赛灵思网站下载 Vitis Core 开发套件（查阅：https://china.xilinx.com/support/download/index.html/content/xilinx/en/d... ）。

3.1. 打开 Vitis。在打开的菜单中，选择“创建平台工程 (Create Platform Project)”。这将生成工程基本信息，我们将在其中添加硬件信息（XSA 文件）并编写一些软件定义。出现提示时，请选中“从 XSA 文件创建 (create from XSA file)”选项。随后，我们需要选择以上步骤 2.3 中的 XSA 文件导出位置。继续完成其它设置，最后单击“完成 (Finish)”。

3.2. 下一步，我们需要创建包含软件的应用工程。它将基于我们的平台工程，因此其中包含我们的硬件信息，并且我们需要使用该应用工程在目标板上运行应用。选择“文件 (File) -> 新建 (New) -> 新建应用工程 (New Application Project)”。

3.3. 出现提示时，选中“选择存储库中的平台 (Select a platform from arepository)”选项。选择步骤 3.1 中创建的平台工程，然后单击“下一步 (Next)”。

3.4. 选择 Hello World 模板，然后单击“完成 (Finish)”。

3.5. 现在，Hello World 代码会显示在/src/helloworld.c下。为了执行完整性检查，我们将通过 JTAG 把示例下载到板上，并使用 UART 终端查看 printf 信息。

为此，请连接目标板，并打开终端仿真器软件（例如，Tera Term）以读取输出消息。如果您不知晓如何执行此操作，请参阅板相关的用户指南。 编译并运行程序。正确完成此操作后，您应可在 Tera Term 中看到 Hello World 打印信息。

3.6. 现在，确认板已正确连接后，下一步即可创建使用 HLS IP 的代码。从Vitis_Code.c复制代码（随附于本教程）并将其粘贴到 helloworld.c 中，替换原有 helloworld 代码。

保存，然后重新编译并运行软件。这次 Tera Term 会提示您提供 2 项输入：A 和 B，这 2 项将作为输入一并传递给 HLS IP 中，并显示结果。

注：由于在 Vitis HLS 中，A 和 B 已定义为“char”类型，因此输入的值上限为 127。

示例代码使用由 Vitis 自动创建的函数，因此开发非常便捷。

在名为X.h的文件中以及在
/hw/drivers//src 下可找到所使用的函数。

如需获取有关这些函数的详细信息，请参阅：https://china.xilinx.com/html_docs/xilinx2020_1/vitis_doc/axi4liteslavec... 。请查看此文件以及该文件夹中的其它相关文件。您可通过编辑这些文件来进一步控制自己的 IP 以及执行中断编程等操作。

其它学习资料：

祝贺您

现在，您已在 Vitis HLS 中通过 AXI-Lite 接口创建了自己的 IP，并已将其连接到 PS。

如需了解有关 AXI 第一讲到第六讲的更多信息，请私信本公众号回复 AXI 参阅本系列其它教程。

　　审核编辑：汤梓红