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  • 基于c设计方法在图像处理算法实现的好处-中文说明

    Vivado 高级综合演示

    以下是详细的中文说明:

    感谢您对 Vivado HLS 又名 XILINX 的高级综合解决方案感兴趣,该解决方案将 c、c++ 和系统 c 代码综合为 Verilog 和 VHDL RTL 结构。

    我们想说明基于 c 的设计方法在图像处理算法实现中的好处。

    该算法对彩色图像工作,然后在颜色变化完成后进行边缘检测。

    该算法是在执行边缘检测之前测试不同的颜色变化。

    这会产生迭代输出。这是一个典型的原始应用场景。在这里,设计者想要微调算法。

    Vivado 高级综合提供内置 C 语言仿真功能,帮助设计人员进行微调。

    在这里,我们开始使用 Vivado 高级合成调试图像处理算法。

    该函数调用表明设计实现为 RTL(寄存器级)。

    在本设计规范中,两个函数调用代表了过滤器的功能。

    在第一个滤镜中,一个循环表示像素内颜色转换,现在配置设置执行颜色到棕褐色转换。

    使用 Vivado 高级综合的调试功能,很容易理解设计描述的执行。

    此计时器显示 c 模拟完成的速度。

    这个测试向量成功地表明输出与参考图像一致。

    这说明了基于 C 的设计的好处之一,即可以全面快速地验证算法。

    现在我们已经满足了设计规范,我们可以继续合成到 RTL(寄存器级)。

    对于我们的演示vivado如何看综合后最快频率,我们希望以 75Mhz 的时钟频率运行,目标是以每秒 60 帧的速度处理数据。目标设备是 kintex-7 设备。

    第一次综合通常会建立一个基准vivado如何看综合后最快频率,该基准会创建设计人员参考的综合报告,提供约束并达到所需的架构。Vivado 高级综合显示出极快的综合时间,只需几分钟即可处理数千行 C 代码。反过来,这为设计探索提供了一个机会,可以真正微调由性能、资源和功率指标驱动的架构。

    作为综合的结果,现在可以使用 Verilog 和 VHDL RTL。那是我们第一个基于c语言架构的解决方案。

    vivado如何看综合后最快频率_青海新闻综合频率_从80后90后00后文化属性与代际演进看投资方向

    该相应报告为我们提供了功耗和资源利用率的估计值。请注意,对于该算法,内存要求高达 139%,超过了 Kintex-7 设备的容量。当然,还有性能指标的总结。9ns 的时钟周期给了我们 110Mhz 的时钟频率,所以我们最初的 75Mhz 目标是没有问题的。但是超过 5 亿个时钟周期的延迟将帧速率限制在每秒 2 帧以下。对于这种 c 语言,我们必须通过新的解决方案来应对这种性能挑战。

    我们只需复制第一个解决方案中的所有约束。对于第二种解决方案,我们愿意引入一些并行进程来并行运行两个过滤器。Vivado 高级综合对我们来说很容易。因为它从 c 代码中提取优化对象,所以这些是基本函数、循环和数组。顶级函数调用两个过滤器函数,默认情况下,Vivado 高级综合尊重 C 代码中描述的顺序过程的性质。我们可以通过一个简单的约束来强制并行执行该架构。Vivado 高级综合在函数级别提供的约束之一是 DATAFLOW。这就是我们想要做的。它创建了一个结构,让进程独立工作,通过渠道相互交换数据。我们还可以控制这些进程之间的通信渠道。因为过滤器以相同的顺序执行所有像素,我们可以简化进程之间的管道,将它们变成小数据流的 FIFO。最后,我们通过循环操作来加速流水线的各种功能。

    我们只是通过 GUI 添加了一些约束,然而,这也可以通过 TCL 命令来完成,这使得设计探索变得更加容易。现在,我们准备进行综合,注意这个 c 代码设计没有改变。此约束不会改变功能,但会创建一个独特的架构。

    该报告显示了一个很好的解决方案以及 Kintex-7 设备可用的资源范围。该性能表明 DATAFLOW 约束可以在大约 900,000 个周期内处理一帧数据。75Mhz 的时钟频率每秒可提供 81 帧。

    我们继续下一步,使用原始测试向量验证 RTL,并将此 RTL 封装到比特流实现中。

    对于此验证,我们选择 SystemC 进行联合仿真。由于本次模拟面向RTL级别,测试时间较长。这就解释了为什么 C 级设计和微调功能更强大并提高了生产力。许多没有经验的客户也看到了 30-50% 的改进。因为在算法的微调过程中验证周期加快了。

    Vivado 高级综合可以自动生成 RTL 仿真所需的测试台,复用原有的 C 级 TB,并对 RTL 进行混合(带有时序信息)仿真验证。

    此时,让我们快进到 RTL 验证运行的结尾。

    我们可以看到产生正确结果的 RTL 结构,并且图像也在我们的仿真目录中生成。

    Vivado 高级综合还测量实际延迟,报告 RTL 仿真的成功。

    请注意,C 级仿真和基于 RTL 的仿真之间存在巨大差距。对于较大的设计或测试向量,基于 RTL 的微调需要很长时间。

    我们的结构可以满足物理约束并正确运行。

    剩下的就是将它传递给系统集成环境。

    XILINX 已应用 IP-XACT 标准来封装 IP 并将其从一种工具传递到另一种工具。

    Vivado 高级综合包 RTL 架构集成到 Vivado IP 集成器中。

    总结:

    Vivado 高级综合可提高生产力并加快验证过程。

    设计查询和先进的高级综合技术创建高质量的 RTL 结构

    RTL 验证和封装集成使您可以轻松地将高级综合方法​​应用于现有设计流程。

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