Board从入门到精通系列（八）.doc

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1、Board从入门到精通系列（八）　　终于到了HLS部分。HLS是HighLevelSynthesis的缩写，是一种可以将高级程序设计语言C，C++，SystemC综合为RTL代码的工具。生产力的发展推动了设计模式。在电子技术初级阶段，人们关注的是RLC电路，通过建立微分方程求解电路响应。门级电路是对RLC的初步封装，人们进而采用布尔代数、卡诺图进行电路设计与分析。之后随着集成电路进一步发展，门电路可以集成为寄存器、触发器、ROM等宏单元，设计工具也变得更为高度模块化。算法级别的电路设计，则一直没有特别好的工具，直到出现了HLS。HLS可

2、以将算法直接映射为RTL电路，实现了高层次综合。从这个层面上讲，SystemGenerator也是一种高层次综合工具，因为它将matlab算法描述综合为RTL代码。如果今后机器学习、人工智能获得重大突破，或许会出现将人类自然语言综合为RTL代码的工具，不知我们是否能见证它的面世。HLS的学习资源可以参考。本节给出较为通用的矩阵与向量相乘例子，从全串行到全并行进行了一步步优化实现。矩阵实验室Matlab是比较常用的数学仿真软件。本博主用的是R2013a版本。为了验证矩阵向量相乘正确性，我们先用matlab生成测试矩阵和向量，并利用matl

3、ab计算结果。代码如下：[plain]　　　　　　clear;　　clc;　　closeall;　　N=5;　　A=randi([1,100],N,N);　　b=randi(100,N,1);　　c=A*b;　　KKK_SaveToCHeaderFile(A,’A.h’);　　KKK_SaveToCHeaderFile(b,’b.h’);　　KKK_SaveToCHeaderFile(c,’c.h’);　　这里给出的是A*b=c的简单例子，A为5X5矩阵，b为5X1向量，结果c为5X1向量。其中KKK_SaveToCHeaderFile

4、()是将矩阵、向量保存为C语言数组的子函数，定义如下：[plain]　　　　　　funcTIon[]=KKK_SaveToCHeaderFile(var,fn)　　fid=fopen(fn,’w’);　　var=reshape(var.’,1,[]);　　fprintf(fid,’%d,r’,var);　　fclose(fid);　　给出测试例程中，A如下：[plain]　　　　　　8210161566　　912898434　　1355969285　　9296498094　　6497819668　　b如下：[plain]　　　　　

5、　76　　75　　40　　66　　18　　得到的c如下：980015846165552312422939运行matlab脚本之后，生成三个文件：A.h，b.h，c.h，这些是作为HLS程序的输入数据和参考结果。下面我们用HLS工具实现上述矩阵X向量的功能。第一步，运行VivadoHLS。　　选择第一项，CreateNewProject，建立新工程MatrixMulTIply　　输入路径和工程名之后，点Next。　　添加顶层模块文件。这里我们TopFuncTIons输入MatrixMulTIply，然后NewFile...，新建一个.c文

6、件，命名为MatrixMultiply.c（后缀不要省略！），然后点Next添加顶层文件测试脚本。这里New一个文件TestMatrixMultiply.c（后缀不要省略！），然后Add前面用Matlab生成的A.h，b.h，c.h，如下图所示：　　点Next，选择解决方案配置，如下图所示　　其余保持默认，只修改PartSelection部分，改为ZedBoard。改完后，Finish即可进入主界面，如下图所示　　可以看出，VivadoHLS界面很像很像XilinxSDK，不同的是前者负责PL部分开发，后者负责PS软件编写，定位不同决定

7、了二者今后的路必然走向分歧。将MatrixMultiply.c内容改为：[cpp]　　　　　　typedefintdata_type;　　#defineN5　　voidMatrixMultiply(data_typeAA[N*N],data_typebb[N],data_typecc[N])　　{　　inti,j;　　for(i=0;i