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Vivado HLS:掌握2018.3版本的高级综合设计方法以开发数字系统

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简介:
本课程聚焦于Xilinx Vivado HLS 2018.3版,教授如何运用高级综合技术进行高效能数字系统的架构与设计。 Vivado HLS(High-Level Synthesis)是由Xilinx公司开发的一款高级综合工具,它让硬件开发者能够使用C、C++或SystemC等高级语言来设计FPGA数字系统,从而大幅提高设计效率并增强代码的可读性。在2018.3版本中,用户可以利用其强大的优化引擎将高级语言代码转化为高效的硬件描述语言(如VHDL或Verilog),进一步进行FPGA配置和部署。 本资料集“Vivado HLS: 学习使用Vivado HLS 2018.3开发数字系统所需的高级综合设计方法”旨在指导开发者如何高效地利用这一工具。其中可能涵盖以下关键知识点: 1. **Vivado HLS基础**:了解安装和配置过程,熟悉其用户界面,包括源代码编辑器、项目管理及报告生成等功能。 2. **CC++ for HLS**:理解编写适合HLS的C++代码的方法,掌握并行化、循环展开、流水线设计等优化技术的应用。 3. **IP核开发**:学习如何通过Vivado HLS创建自定义的IP核,包括输入输出接口定义及资源约束设定等内容。 4. **性能分析**:学会利用综合报告来评估设计性能,涵盖时延、资源利用率和带宽需求等方面,并据此进行优化改进。 5. **验证流程**:掌握使用仿真的方法来验证HLS生成的硬件设计,包括C++仿真与RTL级仿真技术的应用。 6. **约束系统**:了解如何为特定的设计添加时序、面积及功耗等各类约束条件以满足实际需求。 7. **PYNQ-Z2开发板**:介绍Xilinx开源平台PYNQ-Z2的使用,该平台集成了Zynq-7000 All Programmable SoC,用于嵌入式系统的设计。本资料中的所有项目均基于此开发板进行实践操作,包括硬件配置、软件环境搭建及程序下载运行等步骤。 8. **硬件加速**:探讨如何利用Vivado HLS实现计算密集型任务的硬件加速以提升性能表现,如在图像处理和数字信号处理等领域应用实例介绍。 9. **系统级设计**:讨论将多个IP核集成到一个复杂系统的策略及不同模块间通信接口的设计方法。 10. **调试技巧**:熟悉Vivado HLS提供的各种调试工具的使用,例如设置断点、观察变量值以及性能跟踪等手段来解决实际问题。 通过学习这套资料内容,开发者不仅能掌握Vivado HLS 2018.3的基本操作技能,还能深入理解高级综合设计中的原则与实践技巧。结合PYNQ-Z2的实际项目案例练习,则有助于将理论知识转化为具体工程应用能力的提升。

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  • Vivado HLS:2018.3
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    本课程聚焦于Xilinx Vivado HLS 2018.3版,教授如何运用高级综合技术进行高效能数字系统的架构与设计。 Vivado HLS(High-Level Synthesis)是由Xilinx公司开发的一款高级综合工具,它让硬件开发者能够使用C、C++或SystemC等高级语言来设计FPGA数字系统,从而大幅提高设计效率并增强代码的可读性。在2018.3版本中,用户可以利用其强大的优化引擎将高级语言代码转化为高效的硬件描述语言(如VHDL或Verilog),进一步进行FPGA配置和部署。 本资料集“Vivado HLS: 学习使用Vivado HLS 2018.3开发数字系统所需的高级综合设计方法”旨在指导开发者如何高效地利用这一工具。其中可能涵盖以下关键知识点: 1. **Vivado HLS基础**:了解安装和配置过程,熟悉其用户界面,包括源代码编辑器、项目管理及报告生成等功能。 2. **CC++ for HLS**:理解编写适合HLS的C++代码的方法,掌握并行化、循环展开、流水线设计等优化技术的应用。 3. **IP核开发**:学习如何通过Vivado HLS创建自定义的IP核,包括输入输出接口定义及资源约束设定等内容。 4. **性能分析**:学会利用综合报告来评估设计性能,涵盖时延、资源利用率和带宽需求等方面,并据此进行优化改进。 5. **验证流程**:掌握使用仿真的方法来验证HLS生成的硬件设计,包括C++仿真与RTL级仿真技术的应用。 6. **约束系统**:了解如何为特定的设计添加时序、面积及功耗等各类约束条件以满足实际需求。 7. **PYNQ-Z2开发板**:介绍Xilinx开源平台PYNQ-Z2的使用,该平台集成了Zynq-7000 All Programmable SoC,用于嵌入式系统的设计。本资料中的所有项目均基于此开发板进行实践操作,包括硬件配置、软件环境搭建及程序下载运行等步骤。 8. **硬件加速**:探讨如何利用Vivado HLS实现计算密集型任务的硬件加速以提升性能表现,如在图像处理和数字信号处理等领域应用实例介绍。 9. **系统级设计**:讨论将多个IP核集成到一个复杂系统的策略及不同模块间通信接口的设计方法。 10. **调试技巧**:熟悉Vivado HLS提供的各种调试工具的使用,例如设置断点、观察变量值以及性能跟踪等手段来解决实际问题。 通过学习这套资料内容,开发者不仅能掌握Vivado HLS 2018.3的基本操作技能,还能深入理解高级综合设计中的原则与实践技巧。结合PYNQ-Z2的实际项目案例练习,则有助于将理论知识转化为具体工程应用能力的提升。
  • Zynq平台Vivado HLS流程-master.zip
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    本资源为《Zynq平台Vivado HLS高级综合流程》压缩包文件,内含基于Xilinx Zynq架构的硬件描述语言编程与高层次综合技术教程和实例代码,适用于嵌入式系统开发人员深入学习。 《基于Zynq的Vivado HLS高层次综合流——深入理解与实践》 在现代数字系统设计领域,FPGA因其灵活性及高性能而被广泛使用。Xilinx公司推出的Zynq系列SoC平台集成了处理器和可编程逻辑模块,为开发者提供了软硬件协同开发的能力。在此背景下,高层抽象合成(High-Level Synthesis, HLS)技术应运而生。HLS允许设计师利用高级语言如C、C++或System C来描述设计,从而显著提高设计效率。“High-Level-Synthesis-Flow-on-Zynq-using-Vivado-HLS-master.zip”教程正是以此为主题,通过四个实际的入门示例帮助读者掌握如何在Zynq平台上使用Vivado HLS工具。 作为Xilinx公司提供的强大HLS工具,Vivado HLS能够将高级语言代码转化为硬件描述语言(如Verilog或VHDL),进而实现FPGA配置。教程中的实例涵盖了从基本流程到关键环节的各个方面,包括编写代码、优化策略、映射硬件和评估性能等。 在学习过程中,您会了解到: 1. **HLS的基本概念**:理解高级编程语言如何转换为硬件描述,并了解其在整个设计过程中的位置。 2. **Vivado HLS工具使用入门**:涵盖环境配置、项目创建以及代码导入及编译选项设置等方面的基础知识。 3. **C++/System C语法的特殊应用技巧**:掌握面向硬件的设计方法,包括并行化处理、循环展开和流水线技术等以提高性能的方法。 4. **Directives的理解与使用**:例如`#pragma HLS pipeline` 和 `#pragma HLS array_partition` 等指令用于指导HLS工具进行特定优化。了解这些指令的作用及其应用场景至关重要。 5. **评估及提升设计的效率和质量**:学会利用HLS提供的性能报告来分析时序、资源使用情况,并以此为基础对项目进行针对性改进。 6. **Zynq SoC集成技术**:理解如何将由Vivado HLS生成的IP核整合到基于ARM处理器系统的Zynq中,实现软硬件协同设计的目标。 7. **PYNQ框架的应用技巧**:作为Xilinx提供的Python开发环境,通过它能够快速验证HLS设计的功能及性能。 每个实例都会详细解释为何选择特定Directives,并展示这些策略对最终硬件实现的影响。这种深入浅出的讲解方式使得即使是没有HL S经验的新手也能迅速掌握相关技能。 通过这四个案例的学习,您将全面了解Zynq平台上的Vivado HLS高层次综合流程,为以后从事FPGA设计工作打下坚实的基础。无论是学术研究还是工业应用,HLS已成为现代数字系统设计中不可或缺的一部分,本教程是进入这一领域的理想起点。
  • UG902-Vivado.pdf
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    本PDF文档深入讲解了使用Xilinx Vivado工具进行高级综合的技术和方法,涵盖设计流程、优化技巧及案例分析。适合从事FPGA开发的专业人士阅读。 UG902 - Vivado Design Suite User Guide: High-Level Synthesis (v2019.1) 提供了关于如何使用Vivado设计套件进行高层次综合的详细指南,适用于希望利用该工具高效实现硬件设计的用户和开发人员。文档涵盖了从概念理解到实际应用的各种方面,帮助读者掌握高级综合技术,并将其有效地应用于项目中。
  • HLS示例程序
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    本项目为一高级综合(HLS)示例程序,旨在展示如何使用C/C++编写高效硬件描述代码,并进行性能优化和资源估算。适合学习FPGA开发人员参考与实践。 多达20多个HLS的例程可以让你一次性掌握HLS高层次综合,用FPGA完成图像处理或深度学习项目。
  • (资源)UG902-Vivado.pdf
    优质
    《UG902-Vivado高级综合》是一份详尽的技术文档,专注于Xilinx Vivado设计套件中的高级综合功能。该PDF文件为工程师提供了关于如何优化硬件描述语言代码以提高性能和效率的深入指导与实例分析,是从事复杂数字系统开发不可或缺的学习资源。 HLS高层次综合包含六大类,提供了二十多个例程,并附有配套的PDF文档,是一份非常有价值的资料。
  • Vivado License 2018.3
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    Vivado License 2018.3是Xilinx公司推出的针对其FPGA和SoC设计工具Vivado的授权许可版本,适用于2018年第三季度。该许可证支持用户访问Vivado设计套件的所有功能,包括综合、实现以及仿真等。 我从GitHub上找到了一个关于Vivado License 2018.3的永久使用许可文件,并稍作修改供参考。该许可证直到2037年才到期。
  • 滤波器.rar
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    本资源探讨了数字滤波器的设计与实现技术,涵盖多种类型滤波器的综合设计策略及优化算法。适合研究和工程应用参考。 采用数字综合方法设计的MTD滤波器能够限制副瓣电平,并有效抑制气象杂波功率。相关研究已发表在学术论文中。
  • 迅速genus模板
    优质
    《迅速掌握Genus综合模板》是一本指导读者快速上手使用Genus软件全套功能的学习手册。书中涵盖了从基础操作到高级应用的所有必要知识,帮助用户轻松应对各种设计挑战,提高工作效率。 ### 快速上手Genus综合模板:深入解析iSpatial Flow技术 #### 一、引言 随着半导体行业的快速发展,大规模集成电路(IC)设计面临着前所未有的挑战。在追求更高性能的同时,如何缩短从RTL(寄存器传输级)到GDS(图形数据系统)的设计周期成为了一个关键问题。Cadence公司推出的Genus综合平台通过其独特的iSpatial Flow技术为这一挑战提供了解决方案。本段落将详细介绍iSpatial Flow的核心概念及其在实际设计中的应用。 #### 二、iSpatial Flow概述 iSpatial Flow是基于统一物理优化引擎的一个创新流程,旨在通过提高前端综合对后端布局布线的预测准确性,来减少设计迭代次数和优化设计周期。这一流程的核心在于将物理优化引擎集成到前端设计中,确保设计决策更早地考虑到布局布线的约束条件。 #### 三、iSpatial Flow的关键特性 1. **统一物理优化引擎**: - 将Genus Mapper、GigaPlace和GigaOpt等组件整合到一个统一的优化框架内。 - 提高了PPA(功率、性能、面积)的表现。 - 增强了对后端布局布线时序、绕线阻塞以及功耗预测的准确性。 2. **早期时钟树流程**: - 在综合阶段考虑时钟偏移、门控时钟等特性。 - 通过在综合阶段集成Innovus的高级分析引擎(AAE)和早期时钟树流程,提高了设计的一致性和质量。 3. **关键区域重构(Critical Region Restructuring, CRR)**: - 综合布局后对网表进行重构,以提高设计效率和优化时序。 - 通过对关键路径的重新组织,增强了设计的性能表现。 4. **直接调用Innovus GigaOpt**: - 在综合过程中可以直接访问后端布局布线的优化算法。 - 这有助于更早地做出正确的RTL决策,从而加快设计过程。 #### 四、iSpatial Flow与传统流程的对比 传统的设计流程通常将前端综合和后端布局布线视为两个独立的过程,这种分离可能会导致前端设计的优化结果在后端布局布线时出现不一致的问题。iSpatial Flow通过以下几个方面改进了这一点: 1. **物理信息已知的综合**:在综合阶段就开始考虑物理布局信息,减少了迭代次数并提高了设计的预测准确性。 2. **直接使用Innovus GigaOpt**:允许在综合阶段调用后端布局布线的优化引擎,从而更好地评估设计的物理限制。 3. **增强的时序优化**:通过CRR技术和早期时钟树流程等手段,在综合阶段就能进行更精确的时序优化。 #### 五、案例分析 以一个具体的项目为例,假设我们需要设计一款高性能的处理器芯片。采用iSpatial Flow可以带来以下好处: 1. **前期预测性增强**:在综合阶段就能准确预测出后端布局布线可能遇到的问题,减少了不必要的迭代。 2. **关键路径优化**:通过CRR技术,能够更高效地处理关键路径上的时序问题,提高整体性能。 3. **降低功耗**:通过统一的物理优化引擎,可以更精细地控制电源管理策略,降低功耗。 4. **加速设计周期**:由于在综合阶段就能解决大部分后端布局布线问题,因此整个设计周期大大缩短。 #### 六、结论 iSpatial Flow通过其独特的设计理念和技术特点,在提高设计预测准确性、优化PPA表现以及缩短设计周期等方面展现出了显著的优势。对于面临日益增长的设计复杂度和市场压力的现代IC设计团队而言,iSpatial Flow无疑是一个值得考虑的强大工具。通过深入了解并掌握这一流程的关键技术和应用场景,设计人员可以更有效地应对当前及未来的挑战。
  • Xilinx HLS简介中文(UG998-Vivado FPGAHLS入门)
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    本简介为《Xilinx HLS简介》中文版(对应英文文档号UG998),旨在帮助初学者快速掌握使用Vivado工具进行FPGA设计中的高层次综合(High-Level Synthesis, HLS)技术。 《采用Vivado高层次综合开展FPGA设计的简介UG998-vivado-intro-fpga-design-hls》是Xilinx公司发布的关于使用其Vivado高层次综合工具(HLS)进行FPGA设计的中文版入门指导资料,以下将详细介绍文档中提及的关键知识点。 ### FPGA基础 FPGA是一种可以通过编程来配置逻辑功能的集成电路。由于其并行性优势,在需要大量并行处理的应用场景下表现出色。通常用于原型设计和定制计算系统,特别是在算法和硬件加速需求较高的场合使用较多。 ### Vivado HLS概念 Vivado HLS是Xilinx公司推出的一款高层次综合工具,能够将CC++语言编写的软件代码转换成硬件描述语言(HDL),从而映射到FPGA或其他可编程设备上。它简化了从抽象算法设计过渡至具体硬件实现的过程,并使不具备深入硬件知识背景的工程师也能参与到FPGA开发中。 ### 硬件设计基本概念 文档介绍了几个重要的硬件设计基础,包括时钟频率、延迟时间、流水线技术及吞吐量等。理解这些核心概念对于创建高性能的FPGA系统至关重要。例如,时钟频率定义了系统的运行速度;而延迟则是信号在电路中传播所需的时间。 ### 编程模型与优化 文档强调,在硬件平台上采用合适的编程模式对性能改进来说非常重要。通过使用CC++这类高级语言可以加速代码迭代和增量改进过程,并确保良好的可移植性。为了提升软件算法的效率,开发人员需要充分考虑其并行处理能力。 ### 算法实现 文中还详细介绍了如何利用C/C++描述控制结构来实现特定功能算法的重要性,这对理解在硬件层面如何执行相应操作非常关键。此外,文档中提到了一些具体的算法应用场景,比如UDP包的处理流程等实例分析。 ### 软件验证和Vivado HLS 软件测试激励文件的作用、代码覆盖率的意义以及开发过程中应注意的问题如未初始化变量或越界内存访问都得到了充分讨论。同时介绍了协同仿真技术和在无法执行C/C++验证时可以采取的一些替代方案。 ### 多个程序的集成 文档还探讨了AXI接口的使用方法,这是一种广泛应用在Zynq系列SoC中的标准协议,能够高效地连接处理器核心与自定义硬件逻辑单元。 ### 完整应用的验证 最后,文中提供了如何针对独立计算系统和基于处理器系统的完整应用程序进行测试的具体指导,并通过实例展示了设计思路的应用于实际的Zynq-7000 SoC平台中的方法论。 这份文档为读者提供了一个关于使用Vivado HLS工具开展FPGA设计工作的全面入门指南。从基础概念到具体实施技巧,涵盖了多个关键领域,帮助软件工程师更好地掌握如何将算法映射至硬件,并充分利用FPGA强大的并行处理能力来加速计算任务执行速度。