FPGA基础知识（四）UG902 RTL仿真与输出

迈不过友情╰ 2022-05-23 10:59 252阅读 0赞

本文是我在学习FPGA时学到的相关知识与总结，希望可以帮助同行理解和掌握相关的FPGA知识。可以将本文档当作相应FPGA教程文档UG902的辅助文档学习。主要内容为文档中关于RTL simulation and export。转载请注明出处。

Xilinx原版教程文档参见Xilinx Documentation navigator 中对应UG902：Vivado Design Suite User Guide High-Level Synthesis中的Verifying the RTL部分。

**背景：**c语言通过高层次综合（HLS）综合为相应的硬件RTL语言。再此之前进行了c的仿真，相应的硬件优化，然后下面需要进行c与RTL的协同仿真、RTL仿真及RTL输出。

**目录**

验证RTL（Verifying the RTL）

C/RTL cosimulation

在c/RTL协同综合时必须满足下面要求：

Test Bench的要求

接口综合的要求

执行RTL simulation

Verificaiton of directives

分析 RTL simulation

Export the RTL design

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# **验证RTL（Verifying the RTL）** #

## **C/RTL cosimulation** ##

C/RTL协同综合会将之前的c test bench继续用在RTL 综合之中。

*  C在仿真时，最高级别函数的输入或者DUT（device under test）会被当作输入向量
 *  输入向量会在RTL仿真时由vivado HLS创建，RTL的输出会被存为输出向量
 *  RTL仿真的输出向量会被用在c test bench上，在函数进行synthesis之后来验证结果的正确性。

![70][]

## **在c/RTL协同综合时必须满足下面要求：** ##

test bench必须能够自我检测并且返回0值，并且在测试失败时返回非0值

*  接口综合时要用到正确的接口
 *  任何第三方模拟器必须能在路径中被找到
 *  任何不能被优化指令优化的数组和结构体设计接口都必须在Unsupported Optimizations for Cosimulation中指出。

### **Test Bench的要求** ###

mian函数返回零值则结果正确，返回非零值则结果不正确。

### **接口综合的要求** ###

用C/RTL cosimulation来验证RTL设计时，下面要求必须要满足：

*  top-level function必须用ap\_ctrl\_hs或者ap\_ctrl\_chain的块级别的接口
 *  设计必须可以被结合
 *  Top-level function必须有initiation intervl of 1
 *  接口的array必须被streaming或者被implemented with ap\_fifo或者ap\_hs axis接口

![70 1][]

第一次勾选的是VHDL，并且没有勾选optimizing compile选项，运行一整晚卡在一个地方。现在我们运行verilog，并且勾选Optimizing compile选项。

以下选项含义（UG902 Using C/RTL co-simulation）：

*  Setup Only: 只创建所需要的文档（wrappers, adapters, and scripts），只运行simulation但不执行simulator，要想执行在RTL文件夹下<solution\_name>/sim/<RTL>.运行
 *  Dump Trace：会生成一个trace 文档，在<solution>/sim/<RTL>文档中，可以选择trace的信号，例如top-level的端口。具体内容参见RTL simulator
 *  Optimizing Compile：会增加compile的时间，但是simulation会执行的更快
 *  Reduce Disk Space：TRL simulation会产生大量数据，此步可以把分成N个分开的RTL仿真，但是会运行变慢。
 *  Compiled Library Location：确定compiled library的位置，以便于用第三方的RTL simulatior
 *  Input Arguments：为test bench确定任何输入的arugments

## **执行RTL simulation** ##

vivado HLS在RTL simulation中的project的子目录中运行<SOLUTION>/sim/<RTL>，SOLUTION是solution的name，RTL是用于仿真的RTL type

所有c test bench写入的文档和co-simulation生成的trace files都会被写入这个目录下。

### **Verificaiton of directives** ###

这部分不太懂，主要讲DEPENDENCE，DATAFLOW， FIFO，STREAM这些优化相关的东西，在文档P196，看完优化再回来看。

## **分析 RTL simulation** ##

当c/RTL cosimulation结束时，simulation reports生成，并且显示测量得到的latenc和II，可能与HLS synthesis之后生成的report不同。

在没有pipeline的设计之中，C/RTL cosimulaton将latency定为ap\_start与ap\_done之间的信号。pipeline中，latency就是data input与data output之间的时钟周期。

**Debug C/RTL cosimulutio**略过，有点繁琐。

## **Export the RTL design** ##

vivado HLS的最终步骤就是生成一个IP block。RTL设计可以被package成以下形式：

*  IP Catalog formatted IP（用于Vivado Design suite）
 *  System Generator for DSP IP（用于Vivado System Generator for DSP）
 *  Synthesized Checkpoint（.dcp）