HLS入门

文章目录

- - 一HLS是什么
  - - - 1HLS介绍
  - 二HLS核心技术以及技术局限性
  - - - 1HLS的核心技术
      - 2HLS的技术局限性
  - 三HLS的LED流水灯
  - - - 1创建项目工程
      - 2代码
      - 3仿真

一HLS是什么

1HLS介绍

HLS是一种将高级编程语言（如 C、C++等）描述的算法或逻辑自动转换为 FPGA 可实现的硬件描述语言。

二HLS核心技术以及技术局限性

1HLS的核心技术

输入语言采用类 C语言：而非前两代的 HDL 语言，如 C、C++、SystemC 以及 SpecC、HandelC 等，这能够使得系统模型得到复用，进行进一步的软硬件实现。

对时序比较精确的评估和调度：实现了对验证环境的重复使用，通过 TLM 建模技术可以将系统验证环境复用于 RTL 级验证，降低了验证的复杂度。

对代码进行优化转换：支持代码报告，能够将用户代码进行优化转换，但在某些情况下，工具的高效实施是不可能的，例如当必须将太多的加速器映射到硬件部分时。

2HLS的技术局限性

并行性局限性：HLS 技术需要将顺序代码转换为并行电路，但有些代码无法实现高效的并行计算，从而导致电路的性能不够优秀。

时序局限性：由于HLS 转换器的限制，有些复杂的时序逻辑难以实现，从而导致电路的时序问题。

存储器局限性：由于FPGA芯片的存储器资源有限，因此对于大规模的存储器数据操作，往往需要采用一些额外的技术来优化。

代码复杂性：在复杂的代码中，可能存在很多特殊情况，需要使用特殊技巧才能正确转换为硬件电路，这也使得HLS技术的使用更加困难。

调试复杂性：从高级语言转换到硬件实现后，调试过程可能会变得复杂，不像软件调试那样直观和容易定位问题。

缺乏灵活性：在某些特殊的、非标准的硬件设计需求下，可能难以灵活地满足所有要求。例如一些非常新颖独特的硬件结构设计理念可能较难通过 HLS 来实现。

表达能力限制：虽然使用类 C 语言，但某些复杂的硬件特性和结构可能难以用这种高级语言精确表达，可能会导致一些设计细节无法完美呈现。

三HLS的LED流水灯

1创建项目工程

1点击Vivado HLS 中的Create New Project

2设置项目名

3加入文件

点击Source与Test Bench，右键后，选择New Fill创建文件。

2代码

led.h

#ifndef _SHIFT_LED_H_
#define _SHIFT_LED_H_#include "ap_int.h"
#define CNT_MAX 100000000
//#define CNT_MAX 100,100M时钟频率下计数一秒钟所需要的计数次数
#define FLASH_FLAG CNT_MAX-2
// typedef int led_t;
// typedef int cnt_t;
typedef ap_int<1> led_t;
typedef ap_int<32> cnt_t;
void flash_led(led_t *led_o , led_t led_i);#endif

led.cpp

#include "led.h"void flash_led(led_t *led_o , led_t led_i){
#pragma HLS INTERFACE ap_vld port=led_i
#pragma HLS INTERFACE ap_ovld port=led_ocnt_t i;for(i=0;i<CNT_MAX;i++){if(i==FLASH_FLAG){*led_o = ~led_i;}}
}

test_led.cpp

#include "led.h"
#include <stdio.h>int main(){led_t led_i=0x01;led_t led_o;const int SHIFT_TIME = 4;int i;for(i=0;i<SHIFT_TIME;i++){flash_led(&led_o , led_i);led_i = led_o;printf("shift_out is %d \n",(int)(led_o&0x01));}
}