在Zynq AP SoC设计中使用HLS IP（二）

对于硬件加速模块来说，这些硬件加速模块会消耗源于CPU存储器的数据，并且以streaming方式产生数据。本文使用Vivado HLS和xfft IP模块（在IP Integrator使用HLS IP那节用过）。这些模块是连接到HP0的AXI4从端口，使得zynq7处理系统的数据通过AXI DMA IP核。硬件加速模块是免费的运行，并不需要驱动，只要数据被CPU推送（通常简称为处理系统或PS）。这里还要强调软件要求避免缓存一致性问题。

在Zynq CPU和HLS加速模块之间Streaming Data

Step 1: 产生HLS IP

这里会产生两个Vivado HLS文件，即fe_vhls_prj和be_vhls_prj，它们都包含HLS IP。

Step 2: 创建Vivado Project

打开Vivado，选择Create New Project，下一步在Project location里选择lab2文件夹，并将project name命名为project_1，然后选择RTL Project和do not specify sources at this time，在Board选择ZYNQ-7 ZC702 Evaluation Board，最后点击Finish。

Step 3: 给IP库里添加HLS IP

在Flow Navigator窗口点击IP Catalog，然后选择IP Settings，在IP Settings对话框选中Add Repository，在lab2下Create New Folder，并命名为vivado_ip_repo，然后依次添加lab2/hls_designs/fe_vhls_prj/IPXACTExport/impl/ip和lab2/hls_designs/be_vhls_prj/IPXACTExport/impl/ip，现在在HLS IP中有Hls_real2xfft和 Hls_xfft2real这两个IP。

Step 4: 创建顶层模块设计

1.点击Create Block Design，并命名为Zynq_RealFFT，然后添加Fast Fourier Transform IP，并双击IP打开Re-customize IP，将Transform Length设置为512，Target Clock Frequency设置为100 MHz，并选择Pipelined, Streaming I/O，接着在Implementation窗口里将Control Signals设置为ARESETN，Output Ordering Options设置为Bit/Digit Reversed Order，最后选择Non Real Time，点击OK
2.添加Hls_real2xfft和 Hls_xfft2real这两个IP，然后将HLS blocks 和 FFT block连接起来，这里即将hls_real2xftt模块的dout接口跟FFT模块的S_AXIS_DATA接口，以及hls_xfft2real模块的din接口跟FFT模块的M_AXIS_DATA接口连接起来，最后按Ctrl+A，给所有模块Create Hierarchy，并命名为RealFFT，并确认Move ‘3’ selected blocks to new hierarchy被选中。

3.下面给RealFFT hierarchical block添加pins，双击RealFFT打开block，右击hls_real2xfft_0模块的din_V_V端口，并选择Create Interface Pin，并命名为realfft_s_axis_din（其他默认），同理给hls_real2xfft模块的ap_clk端口Create Pin，并命名为aclk，同理给hls_xfft2real模块的dout_V端口Create Pin，并命名为realfft_m_axis_dout，同理给ap_res_n端口Create Pin，并命名为aresetn。

4.右键Add IP输入const，双击xlconstant_0模块确认Const Val设置为1，展开所有的ap_ctrl端口，将所有的ap_start端口跟xlconstant_0的输出端口连接，然后分别连接所有aclk和aresetn端口，添加一个新的xlconstant，这里将Const Width设置为16，将Const Val设置为0，展开S_AXIS_CONFIG端口，最后将s_axis_config_tdata 和s_axis_config_tvalid跟新的xlconstant模块连接，如下图

5.添加ZYNQ7 Processing System IP，并点击Run Block Automation，然后双击processing_system7_0模块，点击Presets，并选择ZC702开发板，然后点击PS-PL Configuration，展开HP Slave AXI Interface，选中并确认S AXI HP0 interface下的S AXI HP0 DATA WIDTH为64，最后选择Clock Configuration，展开PL Fabric Clocks，将要求的频率改为100MHz。

6.将RealFFT模块的realfft_s_axis_din端口跟Zynq AP SoC模块的S_AXI_HP0端口连接，此时会出现三个小模块，分别是AXI DMA core, AXI Interconnect和 Processor System Reset block，再将RealFFT模块的realfft_m_axis_dout跟S_AXI_HP0连接，然后点击Run Connection Automation，再将RealFFT模块的aclk和aresetn端口分别连接到processing_system7_0的FCLK_CLK0端口和rst_processing_system7_0_100M的peripheral_aresetn端口，最后run Validate Design。

Step 5: 实现系统

在进行系统设计之前，必须生成implementation sources，并且创建一个HDL wrapper，来用于综合和实现的顶层模块。
在这里点击Project Manager，右键Zynq_ RealFFT选择Generate Output Products，去生成必要的源文件，再次右键Zynq_RealFFT选择Create HDL Wrapper，此时顶层设计变成Zynq_ RealFFT _wrapper.v，然后Generate Bitstream，最后在位流文件生成后的窗口里，选择Open Implemented Design并点击OK。

Step 6:打开 SDK去测试 ZYNQ 系统

1.在Vivado File菜单里选择Export > Export Hardware for SDK，并勾选Include Bitstream，然后在Vivado File菜单里选择Launch SDK。
2.在SDK File目录里选择New > Application Project，在project name里输入Zynq_RealFFT_Test，点击next，选择Hello World，点击finish。在这里给zc702板通电并且测试HelloWorld应用，确保板子所有连接正确，在FPGA器件上下载位流文件，并且可以看到zc702开发板上的文档。

3.选择Xilinx Tools > Program FPGA，此时注意到Done LED亮了，然后底部窗口点击SDK Terminal，选择Connection to Serial port，Port选择COM1，Baud Rate选择115200，点击OK

4.右击Zynq_Design_Test选择Run As > Launch on Hardware，然后在Terminal窗口验证Hello World是否被接受。

5由于project使用C math库，所以必须调整build settings，右键zynq_realfft_test选择C/C+ Build Settings，然后在Tool Settings窗口，选择ARM gcc linker> Libraries，点击Add，进入Value对话框并输入m，最后点击OK，退出Properties for the zynq_realfft_test对话框。