基于HLS的加速器Overlay设计实例 – 快速生成硬件IP
介绍
本章节介绍了HLS的基本操作流程，你将熟悉HLS工程的创建、仿真、综合与实现流程。
目标
- 使用Vivado HLS工具创建工程
- 对设计进行仿真
- 对设计进行综合
- 对设计进行实现
- 使用Vivado HLS分析工具对工程进行分析
步骤1:创建新的工程
1. 创建一个适用于PYNQ-Z2的HLS工程
1.1 将lab1_src目录下的3个源文件拷贝到C:\xup\hls_labs\lab1目录下(注意 ：自己建的lab1文件夹必须和vivado所安装的盘的位置一致才行，此处我的vivado安装在c盘)；
1.2 启动 Vivado HLS工具: Start > Xilinx Design Tools > Vivado HLS 2018.2；
1.3 点击 Create New Project创建新的HLS工程；
1.4 点击**Browse…**选择工程目录到为 **：C:\xup\hls_labs\lab1 **,项目名称填写为：matrixmul ，点击Next；
注：工程目录与工程名称可自己定义
1.5 点击 Add Files… 按钮，添加C:\xup\hls_labs\lab1目录下的matrixmul.cpp 文件到工程中，Top Function栏内填写matrixmul；
**注：**matrixmul为源文件matrixmul.cpp内的函数名，本lab将会把该函数综合为可在Vivado中调用的硬件IP。
1.6 点击 Next 按钮；
1.7 点击Add Files… 按钮, 添加C:\xup\hls_labs\lab1 目录下的 matrixmul_test.cpp 到工程中；
1.8 选中 matrixmul_test.cpp文件，然后点击 Edit CFLAG… 按钮, 输入 -DHW_COSIM, 点击OK；
**注：**该flag会在后续的流程中使用到
1.9 点击 Next；
1.10 时钟周期设置为10ns，器件选择为xc7z020clg400-1
1.11 点击 Finish按钮，完成工程创建；
1.12 双击 matrixmul.cpp文件查看源代码内容；
步骤 2:运行 C 代码仿真 （可跳过该步骤）
2.运行C代码仿真，检查C代码是否正确
2.1 点击 Project > Run C Simulation 或者直接点击工具栏的 按钮, 然后点击 OK 开始C代码仿真；
可以在 Console 窗口观察源代码编译过程与测试结果
2.2 双击 matrixmul_test.cpp 文件可以观察测试代码
注：因为我们在之前的步骤中对HW_COSIM进行了定义，所以matrixmul_test 的主函数会调用matrixmul 函数，对matrixmul函数的输出结果与软件计算结果进行比较并打印出来。
如果没有对HW_COSIM进行定义，则只会打印出计算结果，不会判断自定义函数是否正确。
步骤 3:C代码调试（可跳过该步骤）
3. 让代码在调试模式下运行
3.1 点击 Project > Run C Simulation 或者直接点击工具栏的 按钮, 在弹出的窗口中勾选Launch Debugger，然后点击 OK；
**注：**代码在编译过程中会增加-g选项，使得可执行代码中包含调试信息。
3.2 Debug窗口将被自动打开，程序停留在main() 函数入口；
3.3 在代码的第105行，输出“{“ 的位置，双击鼠标，在该位置添加断点；
3.4 在101行，调用matrixmul() 函数的位置处添加一个断点；
3.5 点击 Step Over (F6) 按钮 ( ), 观察代码执行过程中变量的变化；
3.6 点击 Resume ( ) 按钮或者按**F8****，**代码将执行到 第101行；
可以观察到软件计算的结果，如下图所示；
3.7 点击 工具栏Step Into (F5) 按钮( ) 会跳转到 matrixmul 函数；
3.8 点击 工具栏Step Over (F6) **几次，观察运算过程，**然后点击工具栏 Step Return (F7) 按钮可以返回到调用它的测试代码主程序内；
3.9 代码将停留在 105 行的断点处. 观察软件计算与硬件计算结果。
3.10 在第134行设置断点 (return err_cnt;位置)，点击Resume 按钮；
在Console窗口打印仿真结果。
3.11 点击工具栏 Resume按钮或者Terminate按钮结束调试会话。
步骤4：设计综合
4.切换到综合 (Synthesis) 界面，观察综合过程。
4.1 点击右上角的 ，切换到综合（Synthesis）界面；
4.2 点击 Solution > Run C Synthesis > Active Solution 或者工具栏的 按钮开始综合；
4.3 综合完成后会显示综合报告，报告中包含了性能与资源预估，以及设计的延时信息；
4.4 综合后生成的文件如下所示；
4.5 报告中还包含了顶层接口信号
步骤5： 运行C/RTL 协同仿真，会调用Verilog/VHDL仿真工具进行仿真。
5.1 点击 Solution > Run C/RTL Cosimulation，打开软件协同仿真工具；
5.2 设置仿真工具为Vivado Simulator，语言为Verilog，Dunp Trace选择为all；
**5.3 **仿真报告如下所示；
5.4 ** 点击工具栏的Open Wave Viewer…**查看硬件仿真波形；
波形附加说明：
步骤6：导出 RTL代码与实现结果
在 Vivado HLS, 选择Verilog，导出硬件设计, and run the implementation by selecting Evaluate option.
6.1 选择 Solution > Export RTL 或者点击工具栏 按钮；
6.2 选中 Vivado synthesis, place and route 复选框来运行实现（implementation） 工具
6.3 点击 OK ，设计实现将开始运行，完成后的设计实现报告如下；
6.4 生成的IP被以zip file格式存放到了impl\ip目录下.
6.5 点击File > Exit，关闭HLS工具