FPGA OS

Un runtime du système d'exploitation pour les applications FPGA

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Il s'agit d'un système d'exploitation (OS) exécutant à l'intérieur de FPGA fournissant des abstractions de système d'exploitation familières (par exemple, mm, sched, net) pour les applications FPGA. Il s'agit d'un prototype de recherche en un stade précoce inmature. La plupart du code est écrit en Xilinx HLS. Il a été testé sur VCU118 et VCU108.

Il est rendu public à des fins éducatives. J'espère que vous le trouverez utile.

Principes de l'organisation de base de code

• Faites en sorte que chaque sous-dossier soit un IP seul. Cela signifie qu'il devrait avoir ses propres scripts, code RTL ou HLS et TestBench.
• La hiérarchie IPS aura une dépendance. Nous devons exprimer explicitement l'ordre dans les scripts de construction correspondants.
• Le grand projet final doit être exprimé dans un diagramme ou un code RTL statique qui ultiliser les petits noyaux IP.
• Dans l'ensemble, ce projet comprendra de nombreux petits IP, et ils seront utilisés en interne pour en construire de grands. Notre objectif est de pouvoir réutiliser autant que possible IPS et de pouvoir construire facilement de nouveaux IP.

Répertoires de base de code

• Côté hôte:
  • host/ : hôte côté réseau et pilotes DMA
• Côté FPGA:
  • alloc/ : allocateur de mémoire
  • mm/ : Gestion de la mémoire
  • net/ : Sous-système réseau
  • kernel/ : un code lié aux relations publiques
  • system/ : Final Big Integrated Systems
• Les deux monde:
  • app/ : L'application peut avoir à la fois FPGA et le code hôte.
  • include/ : fichiers d'en-tête utilisés à la fois par FPGA et le code hôte. Par exemple, en-têtes de réseau.
    • include/fpga : les en-têtes utilisées par HLS uniquement
    • include/uapi : En-têtes utilisées par HLS et le code hôte
• Assistants
  • tools/ : divers aides
  • scripts/ : Fichiers de script de modèle
• Généré
  • generated_ip/ : tous les IP générés sont dormes ici
  • generated_hls_project/ : Projet VIVADO HLS
  • generated_vivado_project/ : projet Vivado

Format:

• Général
  • Rendez votre lisible pour les autres.
  • Retirez les espaces de fin et les onglets.
  • Essayez d'utiliser le style de codage du noyau Linux.
• Vivado hls
  • Tous les scripts vivado hls utilisent le nom run_hls.tcl .
• Verilog
• IP
  • Nom IP cohérent. Utilisez le nom du sous-système comme préfixe. Par exemple, mm_axi_wrapper est l'ip de wrapper Axid sous MM Sous-système.

Tutoriels

Comment construire

• Tapez make help pour voir des explications détaillées.
• Type make at Top-Level compilera l'ensemble du projet à l'aide de la carte par défaut.
  • Les IP du noyau seront compilés en premier
  • Le grand système réside dans system/ le dossier
• Type make à chaque sous-dossier compilera ce dossier uniquement.

Workflow: vous devez compiler le projet lorsque vous téléchargez le code source pour la première fois. Tous les petits IP et les grands projets moyens seront prêts à l'emploi. Après cela, vous pouvez vous concentrer sur les IPS que vous construisez. Les modifications seront reflétées automatiquement dans Vivado.

Faites également attention au conseil d'administration que vous ciblez.

Comment utiliser le script Vivado

Le but d'utiliser les scripts est double

• Faciliter le processus de construction
• Utilisez GIT pour suivre uniquement les fichiers source. Parce que par défaut, Vivado créera des fichiers en groupe, et tous ne doivent pas être suivis par GIT. Dans ce projet, tous les fichiers liés au mode de projet Vivado sont placés dans le dossier generated_vivado_project/ , dans le même dossier où se trouvent le script et le code source correspondants.

Ces scripts en mode de projet Vivado sont générés par Vivado lui-même. Et ces scripts peuvent être utilisés pour reconstruire l'ensemble du projet tel quel.

Ce sont mes étapes non forales pour créer et pirater ces scripts:

Courir:

• Exécutez le script:
  • vivado -mode tcl -source run_vivado.tcl
    • Un nouveau generated_vivado_project/ sera créé dans le dossier actuel
    • Une nouvelle IP sera emballée et exportée dans le dossier generated_ip/ .
  • Si vous ne souhaitez pas le taper à chaque fois, utilisez un modèle de makefile.

Création:

• Créez le script de niveau supérieur:
  • Utilisez Vivado GUI pour créer un nouveau projet, ajoutez des sources existantes / TB / XDC, définissez la pièce.
  • Utilisez write_project_tcl pour générer le script. Vous devriez faire savoir au nouveau script que le projet de renoncement à la référence doit être placé sous le dossier generated_vivado_project . Et vous devez nommer le script pour run_vivado.tcl .
  • S'il n'y a pas de conception de schéma de bloc (BD) dans le projet, utilisez: write_project_tcl -force -no_copy_sources -target_proj_dir ./generated_vivado_project ./run_vivado.tcl
  • S'il y a des conceptions BD dans le projet, utilisez: write_project_tcl -force -target_proj_dir ./generated_vivado_project ./run_vivado.tcl

Pirater:

• Ajoutez des chemins IP au script de niveau supérieur:

  • Cela doit être ajouté à chaque script.
  • Tous nos IP générés sont dans le dossier generated_ip/ . Cela facilite le suivi IP. Vous pouvez ajouter quelques lignes au script afin que Vivado sache où chercher de nouveaux IP. Consultez scripts/template_vivado_ip.tcl pour ces lignes.

• Package IP automatiquement:

  • Cela doit être ajouté à chaque script.
  • Nous voulons laisser le script pour emballer l'IP automatiquement. Cela peut être réalisé en ajoutant quelques lignes à la fin du script. Notez que vous devez spécifier l'emplacement de destination, le nom de l'IP, etc. Tous nos IP générés sont dans generated_ip/ . Par exemple, ipx::package_project -root_dir ../../generated_ip/mm_axi_wrapper -vendor wuklab -library user -taxonomy UserIP -import_files -set_current false -force
  • Package un bd en tant qu'IP: ipx::package_project -root_dir ../../generated_ip/mm_axi_rab_vcu118 -vendor wuklab -library user -taxonomy UserIP -module THE_BD_NAME -import_files

• Ajoutez plus de fichiers source / xdc / simulation:

  • Première solution, modifiez manuellement le script généré. Essayez de savoir comment ces fichiers existants sont ajoutés, puis vous pouvez modifier le script de la même manière. Conseils: Recherchez top.v , add_files etc.
  • Deuxième solution, ajoutez des fichiers via une interface graphique Vivado, puis utilisez à nouveau write_project_tcl pour générer un autre script. Consultez ensuite les différences.

• Emballage BD automatique

  • Cela doit être ajouté si la conception de niveau supérieur est un BD
  • La raison en est: si l'interface BD a AXI, cet AXI aura besoin d'avoir une propriété de fréquence prédéfinie (ne signifie pas qu'elle doit s'exécuter sur cela, juste une propriété.). Par défaut, c'est 100 MHz. Si une IP est générée à partir de ce BD et utilisée par une IP plus grande, cette fréquence ne peut pas être modifiée, ce qui est très incontrôlable. Cependant, si nous créons un wrapper pour le BD et emballons l'ensemble du projet en tant qu'IP, la propriété de fréquence peut être automatiquement mise à jour pendant l'intégration IP.

• Autres paramètres:

  • IMPORTANT!
  • Quelles que soient les modifications que vous avez apportées via Vivado GUI (par exemple, Compilation Order, XDC Order, Simulation Top Fichier), et si vous souhaitez l'enregistrer pour que d'autres puissent utiliser, vous devez utiliser write_project_tcl pour générer un nouveau script et enregistrer les modifications correspondantes. Une fois que vous vous êtes familiarisé avec les commandes Vivado, vous devriez pouvoir faire manuellement en changeant de script.

Mises en garde:

• Passez en revue le script généré
  • Vérifiez si des fichiers source dans le dossier généré automatiquement VIVADO sont utilisés dans le script. Cela se produit si le write_project_tcl n'est pas utilisé correctement. Le fait d'avoir des fichiers générés automatiquement équivaut essentiellement à un problème de poulet et d'œuf.

Pour l'instant, vous pouvez trouver des exemples de scripts au mm/axi_wrapper/run_vivado.tcl et mm/sys/run_vivado.tcl .

How to Gire la version IP

Vivado ne prend en charge qu'une seule version IP dans chaque version. C'est super annonce si nous utilisons le script généré. Heureusement, il existe un moyen de solution. Le code suivant remplace la chaîne IP par une variable. Cependant, soyez prudent si l'IP mise à jour a des ports différents.

 set axis_data_fifo [get_ipdefs -filter NAME==axis_data_fifo]
Replace all `xilinx.com:ip:axis_data_fifo:1.1` with `$axis_data_fifo

How to Utiliser le script Vivado HLS

Le script Vivado HLS est relativement plus facile que le script Vivado. Vous pouvez trouver le script de modèle dans scripts/template_run_hls.tcl . Vous devez personnaliser les pièces, les fichiers ajoutés, la fréquence, etc. Si vous souhaitez créer automatiquement plusieurs HLS dans le même dossier, utilisez les scripts/template_generate_hls.sh

Références

• UG1118 VIVADO Création et emballage IP personnalisé