1、1学习 Vivado 第 5 章 lab1任意精度类型概述C / C+ +提供的数据类型被固定为 8 位边界char(8-bit)short(16-bit)in(32-bit)longlong(64-bit)float(32-bit)double(64-bit)精确宽度的整数类型，如 int16_t（16 位）和 int32_t（32 位）当创建硬件时，经常在一些例子中要求更高精度的位宽。例如，一个输入为 12 位的滤波器，累积的结果最大范围只要求 27 位，用标准 C 数据类型的硬件设计会导致不必要的硬件成本。比精确类型要求更多 LUT 和寄存器的操作延迟甚至超过时钟周期，因此需要更多的周期
2、来计算结果Vivado 高层次综合（HLS）提供了许多位准确或任意精度的数据类型，可以让你模拟使用任何（任意）宽度的变量。本教程由两个实验练习组成： Lab1 综合使用浮点类型的设计和查看结果。本设计采用标准 C+ +浮点类型。 Lab2 综合在 lab1 中使用同样的功能但使用任意精度合适类型，突出在精度和结果的优点。这次演习显示了同样的设计如何可以转换到 VivadoHLSap_fixed 类型，保留所要求的精度，但创造一个更优化的硬件实现。教程设计描述从 xilinx 网站下载教程设计文件，在教程设计中查看信息。教程所用的设计文件在教程目录vivado_HLS_TutorialArbit
3、aryPrecision任意精度：Lab1任意精度 Lab1：查看采用的标准 C/C+类型设计在这个 lab 中，您用标准的 C 类型综合设计，您用此设计作为一个参考，为 lab2 使用任意精度类型的设计的参考。重要：在教程中的图片和命令假设教程数据路径 vivado_HLS_Tutorial 被解压放置在 c:vivado_HLS_Tutorial 中。如果教程数据目录解压缩到不同的位置，或者在 Linux 系统上，调整一些路径名引用到的位置您选择放置Vivado_HLS_Tutorial 目录。步骤 1：创建并打开工程1.打开 Vivado HLS 命令提示符2a.在 windows 系统
4、中，采用 StartAll ProgramsXilinx Design ToolsVivado2014.2Vivado HLSVivado HLS 2014.2 Command Prompt，如下图b.在 linux 系统下，打开新的 shell,2. 用命令提示符窗口，如 92，改变 lab1 C 验证的路径3. 执行 TCL 并建立 vivado HLS Project,采用的是 vivado_hlsf run_hls.tcl 如图 92 所示4. 当 vivado HLS 完成，在用户界面里打开工程。用 vivado_hlsp hamming_window_prj 命令打开，如图 93步
5、骤 2：查看测试平台并运行 C 仿真31 在资源管理器中打开 Source foleder，并双击 window_fn_top.cpp 打开代码如图 94、2按住 ctrl 键，并点击 window_fn_top.h 在 45 行，来打开头文件3向下滚动，展示类型定义如图 95这个设计采用标准的 C/C+浮点类型对所有数据进行操作。Vivado 高层次综合能综合浮点类型直接转化成硬件，提供的操作是标准的数学操作(+、- 、* 、% 、etc).当用从 math.h 或 cmath.h 中调用数学函数时，参考 vivado HLS user guide（ug902)更多的细节关于数学函数在综合中
6、被支持。44. 在工具栏中点击 run C Simulation 按钮，打开 C 仿真对话框。5. 接受默认的设置（没有选项被选择）并点击 OK控制台窗口出现了设计仿真希望的结果步骤 3：综合设计查看结果1.在工具栏中点击 Run C Synthesis 按钮，为了把设计综合成 RTL 级当综合完成，综合报告自动打开，图 96 出现了综合报告5实例中的顶层设计占用大多数资源。2.把滚轮到报告的底部，展看实例，查看资源估计的细节部分如图 976细节展示了浮点乘法，（fmul)，浮点操作花费了大量的资源和时钟。分析视图（图 98）展示了这个操作还用了大部分的时钟周期，（8 个状态中的 5 个需要来
7、执行有循环 winfn 创建的逻辑）。在本教程中，关于使用分析视图的更多细节可用。为了理解这种设计的目的，操作的两个状态，在第一个状态中，花费两个时钟从存储器中读操作，最后一个状态的操作是往存储器中写状态。3.退出 vivado HLS 用户界面，返回命令提示符学习 Vivado 第 5 章 lab2查看用任意精度类型的设计简介这个 lab 练习采用了和 lab1 同样的设计，但是数据类型现在是任意精度类型。您首先查看设计，并检查设计结果。7步骤 1：创建并仿真工程1. 在 lab1 中用命令提示符窗口，变为 lab2 路径如图 992. 执行 TCL 并建立 vivado HLS Proje
8、ct,采用的是 vivado_hlsf run_hls.tcl 如图 99 所示3. 在用户界面里打开工程。用 vivado_hlspwindow_fn_prj 命令打开，4.在资源管理器中打开源文件夹，并双击 window_fn_top.cpp 打开代码，如图 1005. 按住 ctrl 键，并在 45 行单击 window_fn_top.h，打开头文件6. 滚动文件的下方，查看类型定义如图 1018头文件，window_fn_top.h 仅有这个文件不同于 lab1，数据类型已更改为 ap_fixed 点类型，类似于 float 和 double类型的，他们支持整数和小数位表示。数据类型在
9、头文件 ap_fixed 中被定义。在头文件中的定义定义数据类型的大小： 首先规定了总字的长度 第二定了整形位数 因此小数位的数目是第一项减去第二项当你修改 C 代码使用任意精度的类型，而不是标准的 C 类型，你必须做出最常见的变化之一是降低数据类型的大小。在这种情况下，你改变使用 8 位，24 位和 18 位的字，而不是 32 位浮点类型的设计。这将导致较小的操作，减小的面积，以及更少的时钟周期来完成。 类似的优化帮助，当你改变较为常见的 C 类型，如 int，short 和 char。例如，改变只需要从整形（32 位）变为INT18 位数据类型，确保只用一个单一的 DSP48 需要执行任何
10、乘法。 在这两种情况下，必须确认该设计仍执行正确的操作，并且它也具有所要求的精度。设置有 Vivado 高级综合的任意精度类型的好处是可以模拟的更新的 C 代码，以确认其功能和精确度。7. 在资源管理器中打开测试平台文件夹，并双击8. 滚到文件下方，查看如图 1029为了这个设计的测试平台包括代码用了检查结果的精度。预期的结果是使用浮点类型仍然产生。结果检查验证的结果是准确的指定范围之内（在这种情况下，内 0.001 的预期结果）。这使得更新后的设计可以快速，高效地使用 C 进行验证，以快速编译和运行时间。9. 在工具栏中点击 Run C Simulation 按钮，打开 C 仿真对话框10.
11、 接受默认设置（没有选项的选择）并点击 OK控制台窗口展示了 C 仿真的结果，用更新数据类型，其结果与期望的结果不再相同，但是它们是在误差范围内。步骤 2:综合设计并查看结果1. 在工具栏里点击 Run C Synthesis 按钮，把设计综合成 RTL。10当综合完成，综合报告自动打开，如图 104 所示综合报告注意通过使用任意精度类型，你可以减少延迟和资源使用（25%和 60%），和在 RTL 硬件中的操作是不大于必要了。2. 向下滚动到接口总结报告图 105图 105 展示了数据端口现在是 8 位和 24 位113. 退出 VIVADO HLS 用户界面，返回命令提示符总结在这个教程中，您学习到：如何更新现有的标准 C 类型为 Vivado 高层次综合任意精度的类型。在硬件性能和使用位精确的数据类型的面积计算的优势。
