FPGA OS

Runtime sistem operasi untuk aplikasi FPGA

Hak Cipta (C) 2018-2020, Wuklab, UCSD.

Ini adalah sistem operasi (OS) yang berjalan di dalam FPGA yang memberikan abstraksi OS yang akrab (misalnya, MM, SCRED, NET) untuk aplikasi FPGA. Ini adalah prototipe penelitian tahap awal yang tidak mungkin. Sebagian besar kode ditulis dalam Xilinx HLS. Ini telah diuji pada VCU118 dan VCU108.

Itu dipublikasikan untuk tujuan pendidikan. Semoga Anda merasa berguna.

Prinsip -prinsip Organisasi Basis Kode

• Jadikan setiap subfolder menjadi IP sendiri. Ini berarti ia harus memiliki skripnya sendiri, kode RTL atau HLS, dan TestBench.
• IP hierarki akan memiliki ketergantungan. Kita perlu mengekspresikan pesanan secara eksplisit dalam skrip bangunan yang sesuai.
• Proyek besar terakhir harus diekspresikan dalam diagram atau kode RTL statis yang menampilkan inti IP kecil.
• Secara keseluruhan, proyek ini akan terdiri dari banyak IP kecil, dan mereka akan digunakan secara internal untuk membangun yang besar. Tujuan kami adalah untuk dapat menggunakan kembali IP sebanyak mungkin, dan dapat membangun IP baru dengan mudah.

Direktori basis kode

• Sisi tuan rumah:
  • host/ : Tumpukan jaringan sisi host dan driver DMA
• Sisi FPGA:
  • alloc/ : Alocator Memori
  • mm/ : Manajemen Memori
  • net/ : Subsistem Jaringan
  • kernel/ : beberapa kode terkait PR
  • system/ : Sistem Terpadu Besar Terakhir
• Kedua dunia:
  • app/ : Aplikasi dapat memiliki FPGA dan kode host.
  • include/ : file header yang digunakan oleh FPGA dan kode host. Misalnya, header jaringan.
    • include/fpga : header yang digunakan oleh HLS saja
    • include/uapi : header yang digunakan oleh HLS dan kode host
• Pembantu
  • tools/ : Berbagai Pembantu
  • scripts/ : File skrip template
• Dihasilkan
  • generated_ip/ : semua tidur IPS yang dihasilkan di sini
  • generated_hls_project/ : Proyek Vivado HLS
  • generated_vivado_project/ : Proyek Vivado

Format:

• Umum
  • Buat Anda dapat dibaca untuk orang lain.
  • Hapus ruang dan tab akhir.
  • Cobalah untuk menggunakan gaya pengkodean kernel Linux.
• Vivado HLS
  • Semua skrip Vivado HLS menggunakan nama run_hls.tcl .
• Verilog
• AKU P
  • Nama IP konsisten. Gunakan nama subsistem sebagai awalan. Misalnya, mm_axi_wrapper adalah IP wrapper AXI di bawah subsistem MM.

Tutorial

Bagaimana membangun

• Ketik make help untuk melihat penjelasan terperinci.
• Type make di tingkat atas akan mengkompilasi seluruh proyek menggunakan papan default.
  • IP kernel akan dikompilasi terlebih dahulu
  • Sistem besar berada di system/ folder
• Ketik make di setiap subfolder hanya akan menyusun folder itu.

Alur kerja: Anda harus menyusun proyek saat pertama kali mengunduh kode sumber. Semua proyek kecil, menengah, dan proyek besar akan siap digunakan. Setelah ini, Anda dapat fokus pada IP yang Anda bangun. Perubahan akan tercermin secara otomatis dalam Vivado.

Juga, perhatikan papan mana yang Anda targetkan.

Bagaimana menggunakan skrip vivado

Tujuan menggunakan skrip adalah dua kali lipat

• Membuat proses pembangunan lebih mudah
• Gunakan Git untuk melacak file sumber saja. Karena secara default Vivado akan membuat file banyak, dan semuanya tidak boleh dilacak oleh Git. Dalam proyek ini, semua file terkait mode proyek Vivado ditempatkan di bawah generated_vivado_project/ folder, pada folder yang sama di mana skrip dan kode sumber yang sesuai berada.

Script mode proyek Vivado tersebut dihasilkan oleh Vivado itu sendiri. Dan skrip -skrip itu dapat digunakan untuk membangun kembali seluruh proyek apa adanya.

Itu adalah langkah saya yang tidak formal untuk membuat dan meretas skrip -skrip itu:

Berlari:

• Jalankan skrip:
  • vivado -mode tcl -source run_vivado.tcl
    • Yang baru generated_vivado_project/ akan dibuat di folder saat ini
    • IP baru akan dikemas dan diekspor ke folder generated_ip/ .
  • Jika Anda tidak ingin mengetiknya setiap saat, gunakan Template Makefile.

Penciptaan:

• Buat skrip tingkat atas:
  • Gunakan Vivado GUI untuk membuat proyek baru, tambahkan sumber/TB/XDC yang ada, atur bagian.
  • Gunakan write_project_tcl untuk menghasilkan skrip. Anda harus memberi tahu skrip baru bahwa proyek yang akan direbus harus ditempatkan di bawah di bawah folder yang generated_vivado_project . Dan Anda harus memberi nama skrip ke run_vivado.tcl .
  • Jika tidak ada desain blok diagram (BD) dalam proyek, gunakan: write_project_tcl -force -no_copy_sources -target_proj_dir ./generated_vivado_project ./run_vivado.tcl
  • Jika ada desain BD dalam proyek, gunakan: write_project_tcl -force -target_proj_dir ./generated_vivado_project ./run_vivado.tcl

Hack:

• Tambahkan jalur IP ke skrip tingkat atas:

  • Ini harus ditambahkan ke setiap skrip.
  • Semua IP yang dihasilkan kami di generated_ip/ Folder. Ini membuat pelacakan IP lebih mudah. Anda dapat menambahkan beberapa baris ke skrip sehingga Vivado tahu di mana mencari IP baru. Lihat scripts/template_vivado_ip.tcl untuk baris -baris itu.

• Paket IP secara otomatis:

  • Ini harus ditambahkan ke setiap skrip.
  • Kami ingin membiarkan skrip mengemas IP secara otomatis. Ini dapat dicapai dengan menambahkan beberapa baris di akhir skrip. Perhatikan bahwa Anda perlu menentukan lokasi tujuan, nama IP, dan sebagainya. Semua IP yang dihasilkan kami di generated_ip/ . Misalnya, ipx::package_project -root_dir ../../generated_ip/mm_axi_wrapper -vendor wuklab -library user -taxonomy UserIP -import_files -set_current false -force
  • Paket bd sebagai ip: ipx::package_project -root_dir ../../generated_ip/mm_axi_rab_vcu118 -vendor wuklab -library user -taxonomy UserIP -module THE_BD_NAME -import_files

• Tambahkan lebih banyak sumber/XDC/file simulasi:

  • Solusi pertama, ubah secara manual skrip yang dihasilkan. Cobalah untuk mencari tahu bagaimana file yang ada ditambahkan, maka Anda dapat memodifikasi skrip dengan cara yang sama. Tips: Cari top.v , add_files dll.
  • Solusi kedua, tambahkan file melalui Vivado GUI, dan kemudian gunakan write_project_tcl lagi untuk menghasilkan skrip lain. Kemudian periksa perbedaannya.

• Pembungkus BD Autogenerate

  • Ini harus ditambahkan jika desain tingkat atas adalah BD
  • Alasannya adalah: jika BD memiliki antarmuka AXI, AXI ini perlu memiliki properti frekuensi yang telah ditentukan (tidak berarti harus berjalan pada ini, hanya properti.). Secara default, 100 MHz. Jika IP dihasilkan dari BD ini, dan digunakan oleh IP yang lebih besar, frekuensi ini tidak dapat diubah, yang sangat tidak nyaman. Namun, jika kami membuat pembungkus untuk BD, dan mengemas seluruh proyek sebagai IP, maka properti frekuensi dapat diperbarui secara otomatis selama integrasi IP.

• Pengaturan lain:

  • PENTING!
  • Perubahan apa pun yang Anda buat melalui Vivado GUI (misalnya, pesanan kompilasi, pesanan XDC, file teratas simulasi), dan jika Anda ingin menyimpannya untuk digunakan orang lain, Anda perlu menggunakan write_project_tcl untuk menghasilkan skrip baru dan menyimpan perubahan yang sesuai. Setelah Anda terbiasa dengan perintah Vivado, Anda harus dapat melakukan secara manual dengan mengubah skrip.

Peringatan:

• Tinjau skrip yang dihasilkan
  • Periksa apakah ada file sumber dalam folder yang dihasilkan otomatis Vivado yang digunakan dalam skrip. Ini terjadi jika write_project_tcl digunakan tidak benar. Memiliki file yang dihasilkan secara otomatis pada dasarnya sama dengan masalah ayam dan telur.

Untuk saat ini, Anda dapat menemukan skrip contoh di mm/axi_wrapper/run_vivado.tcl , dan mm/sys/run_vivado.tcl .

Bagaimana menangani versi IP

Vivado hanya mendukung satu versi IP di setiap versi. Super Annoning jika kita menggunakan skrip yang dihasilkan. Untungnya, ada satu cara untuk mengatasinya. Kode berikut mengganti string IP dengan variabel. Namun, berhati -hatilah jika IP yang diperbarui memiliki port yang berbeda.

 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 untuk menggunakan skrip vivado hls

Skrip Vivado HLS relatif lebih mudah daripada skrip Vivado. Anda dapat menemukan skrip templat dalam scripts/template_run_hls.tcl . Anda harus menyesuaikan bagian, file yang ditambahkan, frekuensi, dan sebagainya. Jika Anda ingin secara otomatis membangun beberapa HLS di bawah folder yang sama, gunakan scripts/template_generate_hls.sh

Referensi

• UG1118 Vivado Membuat dan Mengemas IP Kustom