使用VS Code搭建C/C++运行环境，建立HLS新工程
搭建VS Code编译环境
安装编译器
- 对于Windows用户，推荐使用MinGW-w64，MinGW(Minimalist GNU for Windows), 是一个适用于微软windows应用程序的极简开发环境。可以选择下载
mingw-w64-install.exe安装包进行在线安装（在线安装会比较慢），也可下载底部对应系统配置的压缩包（推荐使用），我在此处下载的压缩包为x86_64-8.1.0-release-posix-seh-rt_v6-rev0.7z。 - 以安装包为例，在下载完成后，点击运行，在Version中可选择版本号，若无特殊要求选用最新即可。Architecture选择系统位数，64位系统选择
x86_64，32位系统选择i686。Threads设置线程标准可选posix或win32。Exception设置异常处理系统，x86_64可选为seh和sjlj，i686为dwarf和sjlj。Build revision构建版本号，选择最大即可。 - 若是采用直接下载压缩包，则将压缩包解压到合适位置，并将
mingw64/bin加入环境变量-Path中即可，添加环境变量的操作不再赘述，可自行搜索。 - 完成以上操作后，可
WIN + R打开运行界面，输出cmd打开命令行，输入gcc -v，若出现类似以下信息则说明编译器安装成功。
安装插件
- 打开VS Code插件界面，安装所需插件，推荐安装的插件有
C/C++，提供Debug和Format功能；Code Runner，用于编译运行单文件。其他推荐安装的插件还有Bracket Pair Colorizer 2，彩虹花括号；One Dark Pro，VS Code主题 - 接着对于安装的插件进行设置，在用户设置界面，找到以下选项
code-runner.saveFileBeforeRun，运行之前保存。建议勾选。code-runner.runInTerminal，在集成终端运行，强烈建议勾选，否则会出现乱码等问题。code-runner.preserveFocus，焦点回移，在程序运行时焦点回到编辑区。建议不选。 - 完成以上操作，即可愉快的使用VS Code编写调试C/C++代码啦，点击右上角的运行按钮即可编译调试代码。
新建HLS工程
HLS的设计流程
- 添加编写的Source code，使用C、C++、System C进行编写均可
- 添加用于仿真的testbench，添加C文件和输入输出数据，它会自动验证输入的数据与仿真输出的结果是否一致，以验证仿真是否正确
- 添加C的仿真文件，在csim文件夹
- 添加C综合，需要加入Directives，在syn文件夹
- 接着进行C和RTL的联合仿真，RTL的testbench可由C的testbench自动生成，在sim文件夹
- 最后，导出RTL的结果，在impl文件夹
- 每个hls工程可以有多个Solutions，每个Solution可以有自己的Directive，Directive是用于对C综合进行优化操作的，这里推荐将Directives写于directive file中。
- 我们可以通过创建多个Solution，并给予不同的配置参数，以获得多个不同的综合结果，并可以从中挑选我们认为较好的结果进行使用。
HLS工程创建过程
- 打开Vivado HLS软件，点击创建新的工程，设置工程名以及存放路径，点击下一步
- 在
Add/Remove C-based Sources Files界面，设置顶层函数名。若有已写好的Source Code文件，也可以在该界面添加，点击下一步 - 在
Add/Remove C-based testbench Files界面，可添加已写好的testbench文件，如没有，则直接点击下一步 - 在
Solution Configuration界面，可以设置Solution的文件名，并选择对应的FPGA型号，点击Finish，完成工程的创建。 - 在添加代码文件后，可点击界面上面的
C simulation按钮进行仿真，在仿真结束后会给出仿真结果。 - 如果没有问题，再继续点击
C synthesis按钮进行C的综合，在综合完成后会自动弹出综合报告，可以查看到相应的资源使用情况。 - 接着再进行
C/RTL Co-simulation，进行联合仿真，若需要关注仿真结果，可将Verilog/VHDL Simulator Selection选项选为Vivado Simulation，Dump Trace选项选择为Port，点击OK运行。 - 完成后，可点击
Open Wave Viewer，查看仿真波形结果。 - 如要进行优化操作，则可创建多个Solutions进行设置比较分析操作
- 最后，可点击顶部菜单栏的
Export RTL选项，导出相应RTL代码
添加代码文件
- 右键
Sources，选择New File...，添加创建代码所需要的.cpp和.h文件，点击保存 - 同理，右键
Test Bench，选择New File...，添加创建代码所需要的.cpp文件，点击保存 - 推荐可以将包含的头文件，Source File文件，Testbench仿真文件，放置于同一个文件夹下进行管理。
- 可在HLS软件中直接进行代码编译，也可使用VSCode打开代码文件夹，进行更为方便的代码编写
- 头文件代码如下：
#define N 5//the length if vectot
typedef int data_t;
extern void top(data_t *,data_t c,data_t *);
- 主函数代码如下：
#include "top_file.h"
void top(data_t A[N],data_t c,data_t B[N]){
unsigned int i;
myloop:
for(i = 0 ; i<N ; i++){
B[i] = A[i] +c;
}
}
- testbench代码如下：
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include "top_file.h"
using namespace std;
int main(){
data_t A[N] = {-4,-3,0,1,2};
data_t c =5;
data_t B[N] = {0};
data_t RefB[N] = {1,2,5,6,7};
unsigned int i = 0;
unsigned int errcnt = 0;
top(A,c,B);//run top function
cout<< setfill('-')<< setw(30)<<'-'<<'\n';
cout<< setfill(' ')<< setw(10)<<left<<"A";
cout<< setfill(' ')<< setw(10)<<left<<"c";
cout<< setfill(' ')<< setw(10)<<left<<"B"<<'\n';
cout<< setfill('-')<< setw(30)<<'-'<<'\n';
for(i = 0; i< N; i++){
cout<< setfill(' ')<< setw(10)<<left<<A[i];
cout<< setfill(' ')<< setw(10)<<left<<c;
cout<< setfill(' ')<< setw(10)<<left<<B[i];
if(B[i] == RefB[i]){
cout <<'\n';
}
else{
cout<<"("<<RefB[i]<<")"<<'\n';
errcnt++;
}
}
cout<< setfill('-')<<setw(30)<<'-'<<'\n';
if (errcnt>0){
cout<<"Test with "<<errcnt<<" error";
return 1;
}
else{
cout<<"Test Pass";
return 0;
}
}
通过Solution设置优化结果
- 点击
New Solution...，创建一个新的Solution。 - 在
Option选项中，勾选Copy directives and constraints from solution，点击Finish - 切换到可综合C代码的界面，选择右侧的
Dirctive，右键我们给for循环做的标签myloop，右键，Insert Directive... - 在
Directive选项中选择PIPELINE，点击OK - 若右侧的Directive是以
%开头，则表明其存储在单独的directives.tcl文件中；若以#开头，则说明其是存储在Source Code代码中 - 完成
Directives设置后，我们可再次执行综合 - 完成综合后，我们可选择工具栏中的
Compare Reports，添加第一个和第二个Solutions，点击OK进行对比，就能看到具体的资源与性能的对比结果。
映射后IO类型
- 通过HLS将C代码转换为RTl代码后，会将接口映射为如下三类IO：
- 模块级别的握手信号IO：ap_clk，ap_rst，ap_start，ap_done，ap_idle，ap_ready
- C代码中的输入IO：A_address0，A_ce0，A_q0，c
- C代码中的输出IO：B_address0，B_ce0，B_we0，B_d0