FPGA OS

Средство выполнения операционной системы для приложений FPGA

Copyright (C) 2018-2020, Wuklab, UCSD.

Это операционная система (ОС), работающая внутри FPGA, предоставляющая знакомые абстракции ОС (например, MM, SHAD, NET) для приложений FPGA. Это включенный прототип исследования на ранней стадии. Большая часть кода написана в Xilinx HLS. Он был протестирован на VCU118 и VCU108.

Это обнародовано для образовательных целей. Надеюсь, вы найдете это полезным.

Принципы организации кодовой базы

• Сделайте каждую подпалку быть IP самостоятельно. Это означает, что он должен иметь свои собственные сценарии, код RTL или HLS и Testbench.
• Иерархия IPS будет иметь зависимость. Нам нужно явно выразить заказ в соответствующих строительных сценариях.
• Окончательный крупный проект должен быть выражен в диаграмме или статическом RTL -коде, который выдвигает небольшие ядра IP.
• В целом, этот проект будет состоять из множества небольших IPS, и они будут использованы внутри строительства больших. Наша цель - иметь возможность как можно больше использовать IPS и легко создавать новые IPS.

Каталоги кодовой базы

• Сторона хоста:
  • host/ : Степень сети хоста и драйверы DMA
• FPGA сторона:
  • alloc/ : Allocator памяти
  • mm/ : управление памятью
  • net/ : сетевая подсистема
  • kernel/ : какой -то PR -код
  • system/ : Окончательные большие интегрированные системы
• Оба мира:
  • app/ : Приложение может иметь как FPGA, так и код хоста.
  • include/ : файлы заголовков, используемые как FPGA, так и кодом хоста. Например, сетевые заголовки.
    • include/fpga : заголовки, используемые только HLS
    • include/uapi : заголовки, используемые как HLS, так и кодом хоста
• Помощники
  • tools/ : Различные помощники
  • scripts/ : Файлы сценариев шаблона
• Сгенерирован
  • generated_ip/ : все сгенерированные IPS Sleep ЗДЕСЬ
  • generated_hls_project/ : Vivado HLS Project
  • generated_vivado_project/ : Vivado Project

Формат:

• Общий
  • Сделайте свой читаемый для других.
  • Удалите конечные пространства и вкладки.
  • Попробуйте использовать стиль кодирования ядра Linux.
• Vivado HLS
  • Все скрипт Vivado HLS Используйте run_hls.tcl name.
• Вероисповедание
• IP
  • Имя IP последовательно. Используйте имя подсистемы в качестве префикса. Например, mm_axi_wrapper - это IP обертка AXI в подсистеме MM.

Учебные пособия

Как строить

• Тип make help , чтобы увидеть подробное объяснение.
• Тип make на верхнем уровне будет компилировать весь проект с помощью платы по умолчанию.
  • IPS ядра будет скомпилирован сначала
  • Большая система находится в system/ папке
• Тип make в каждой подпапке будет компилировать только эту папку.

Рабочий процесс: Вы должны скомпилировать проект при первой загрузке исходного кода. Все маленькие, средние IPS и крупные проекты будут готовы к использованию. После этого вы можете сосредоточиться на IPS, которые вы строите. Изменения будут отражены автоматически в Вивадо.

Кроме того, обратите внимание на на какую доску вы нацеливаетесь.

Как использовать сценарий Vivado

Цель использования сценариев в два раза

• Сделайте процесс строительства проще
• Используйте GIT, чтобы отслеживать только исходные файлы. Потому что по умолчанию Vivado будет создавать сборные файлы, и все они не должны отслеживать GIT. В этом проекте все файлы, связанные с режимом проекта Vivado, расположены в папке generated_vivado_project/ в той же папке, где соответствующий скрипт и исходный код.

Эти сценарии проекта Vivado создаются самими Вивадо. И эти сценарии могут быть использованы для восстановления всего проекта, как есть.

Это мои неформальные шаги для создания и взлома этих сценариев:

Бегать:

• Запустите сценарий:
  • vivado -mode tcl -source run_vivado.tcl
    • Новый generated_vivado_project/ будет создан в текущей папке
    • Новый IP будет упакован и экспортирован в generated_ip/ папку.
  • Если вы не хотите набирать его каждый раз, используйте шаблон Makefil.

Создание:

• Создайте скрипт верхнего уровня:
  • Используйте Gui Vivado, чтобы создать новый проект, добавить существующие источники/tb/xdc, установить часть.
  • Используйте write_project_tcl для генерации скрипта. Вы должны сообщить новому сценарию, что generated_vivado_project проект должен быть размещен под папкой. И вы должны назвать скрипт на run_vivado.tcl .
  • Если в проекте нет конструкции блочной диаграммы (BD), используйте: write_project_tcl -force -no_copy_sources -target_proj_dir ./generated_vivado_project ./run_vivado.tcl
  • Если в проекте есть проекты BD, используйте: write_project_tcl -force -target_proj_dir ./generated_vivado_project ./run_vivado.tcl

Взлом:

• Добавить IP-пути в скрипт верхнего уровня:

  • Это должно быть добавлено в каждый сценарий.
  • Все наши сгенерированные IPS находятся в generated_ip/ папке. Это облегчает отслеживание IP. Вы можете добавить несколько строк в сценарий, чтобы Vivado знал, где искать новые IPS. Проверьте scripts/template_vivado_ip.tcl для этих строк.

• Пакет IP автоматически:

  • Это должно быть добавлено в каждый сценарий.
  • Мы хотим, чтобы сценарий автоматически упаковал IP. Это может быть достигнуто, добавив несколько строк в конце сценария. Обратите внимание, что вам нужно указать место назначения, имя IP и так далее. Все наши сгенерированные IPS находятся в generated_ip/ . Например, ipx::package_project -root_dir ../../generated_ip/mm_axi_wrapper -vendor wuklab -library user -taxonomy UserIP -import_files -set_current false -force
  • Пакет A BD как IP: ipx::package_project -root_dir ../../generated_ip/mm_axi_rab_vcu118 -vendor wuklab -library user -taxonomy UserIP -module THE_BD_NAME -import_files

• Добавьте больше файлов Source/XDC/моделирования:

  • Первое решение, вручную изменить сгенерированный сценарий. Постарайтесь выяснить, как добавляются эти существующие файлы, затем вы можете изменить сценарий аналогичным образом. Советы: Поиск top.v , add_files и т. Д.
  • Второе решение, добавьте файлы через графический интерфейс Vivado, а затем используйте write_project_tcl для создания другого сценария. Затем проверьте различия.

• Автогенсорная обертка BD

  • Это должно быть добавлено, если дизайн верхнего уровня является BD
  • Причина в том, что если у BD есть интерфейс Axi, этот Axi потребует предопределенного частотного свойства (не означает, что он должен работать на этом, просто свойство.). По умолчанию это 100 МГц. Если IP -генерируется из этого BD и используется более крупным IP, эта частота не может быть изменена, что очень не сознание. Однако, если мы создадим обертку для BD и упаковаем весь проект в виде IP -адреса, то свойство частоты может быть автоматически обновлено во время интеграции IP.

• Другие настройки:

  • ВАЖНЫЙ!
  • Какие бы изменения вы внесли с помощью графического интерфейса Vivado (например, компиляция, порядок XDC, верхний файл моделирования), и если вы хотите сохранить его для других, вам необходимо использовать write_project_tcl для создания нового скрипта и сохранения соответствующих изменений. Как только вы познакомьтесь с командами Vivado, вы сможете выполнять вручную, изменив сценарий.

Предостережения:

• Просмотрите сгенерированный сценарий
  • Проверьте, используется ли какие-либо исходные файлы в папке Vivado Auto Generated в сценарии. Это происходит, если write_project_tcl используется не правильно. Наличие автоматических сгенерированных файлов по существу равна проблеме курицы и яйца.

На данный момент вы можете найти примеры сценариев в mm/axi_wrapper/run_vivado.tcl и mm/sys/run_vivado.tcl .

Как справиться с IP -версией

Vivado поддерживает только одну IP -версию в каждой версии. Это супер аннонизирует, если мы используем сгенерированный сценарий. К счастью, есть один из способов обходной связи. Следующий код замените IP -строку переменной. Тем не менее, будьте осторожны, если обновленный IP имеет разные порты.

 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

Как использовать сценарий Vivado HLS

Сценарий Vivado HLS относительно проще, чем сценарий Vivado. Вы можете найти сценарий шаблона в scripts/template_run_hls.tcl . Вы должны настроить детали, добавленные файлы, частота и так. Если вы хотите автоматически построить несколько HLS в одной и той же папке, используйте scripts/template_generate_hls.sh

Ссылки

• UG1118 Vivado Создание и упаковка пользовательская IP