Harvest Guo : xilinx

    指針作為C語言精華,，對于軟件設(shè)計者比較好理解，但是在xilinx vivado HLS高級語言綜合的設(shè)計中,，由于其綜合后對應的硬件元素難以用軟件的概念解釋,，常常令程序設(shè)計者和VHLS工具使用者頭痛,。本文采用淺顯易懂的描述方式，結(jié)合具體的c代碼例子,，詳細描述了常用三種指針的設(shè)計類型,，以及其作為頂層函數(shù)參數(shù)時，采用不同的編碼風格和HLS約束策略,，滿足設(shè)計者對指針作為RTL接口的需求,。

1. 1.       基本指針類型

基本指針類型指的是指針沒有運算或者沒有多次的存?。ㄗx寫）。指針作為top函數(shù)的參數(shù)時,，指針綜合為wire型或者握手協(xié)議類型接口,。如下例子1-1：

void pointer_basic (dio_t *d) {

static dio_t acc = 0;

acc += *d;

*d = acc;

}

 例子1-1 基本類型指針作為頂層函數(shù)參數(shù)

在這個例子中，只是簡單的讀寫指針指向的變量值,，并沒有對指針做偏移或者指針（地址）運算,，其接口綜合為線型的RTL接口。

1. 2.       指針運算類型,。

指針作為top層函數(shù)參數(shù),，并且函數(shù)中有對指針運算時，我們稱之為指針運算類型,。指針運算常常限制指針可能綜合的接口類型,。如下例中，指針做了偏移運算用于累加數(shù)據(jù),，從第二個值開始讀出累加,，并將每次累加結(jié)果寫入上一個地址中。

void pointer_arith (dio_t *d) {

static int acc = 0;

int i;

for (i=0;i<4;i++) {

acc += *(d+i+1);

*(d+i) = acc;

}

}

  例子1-2 指針運算類型作為頂層函數(shù)參數(shù)

下面代碼例子1-3是這個指針運算類型仿真的testbench,。因為函數(shù)pointer_arith內(nèi)部的for循環(huán)進行數(shù)據(jù)累加,，testbench通過數(shù)組d[5]分配了地址空間并對數(shù)組賦值。

int main () {

dio_t d[5], ref[5];

int i, retval=0;

FILE *fp;

// Create input data

for (i=0;i<5;i++) {

d[i] = i;

ref[i] = i;

}

// Call the function to operate on the data

pointer_arith(d);

// Save the results to a file

fp=fopen("result.dat","w");

printf(" Din Dout\n", i, d);

for (i=0;i<4;i++) {

fprintf(fp, "%d \n", d[i]);

printf(" %d %d\n", ref[i], d[i]);

}

fclose(fp);

// Compare the results file with the golden results

retval = system("diff --brief -w result.dat result.golden.dat");

if (retval != 0) {

printf("Test failed!!!\n");

retval=1;

} else {

printf("Test passed!\n");

}

// Return 0 if the test

return retval;

}

  例子1-3 指針運算類型作為頂層函數(shù)參數(shù)的testbench

在C編譯環(huán)境下仿真上面例子1-3的代碼,，結(jié)果如下：

Din Dout

0 1

1 3

2 6

3 10

Test passed!

指針運算帶來的問題是,，通常情況下，指針偏移是不規(guī)則的,，不能按順序存取指針數(shù)據(jù),。而Wire，握手類型或者Fifo接口類型沒有辦法亂序存取數(shù)據(jù),。

對于wire類型接口來說,，當設(shè)計本身準備好接收數(shù)據(jù)時可以讀入數(shù)據(jù)，或者當數(shù)據(jù)準備好ready時,，可以寫出數(shù)據(jù),。對握手和Fifo類型接口，當控制信號允許操作進行時,，讀入或?qū)懗鰯?shù)據(jù),。

在上面wire,握手或者FIFO類型接口的情況下，數(shù)據(jù)從0元素開始,，必須按順序到達（寫入）,。在指針運算的例子1-2中，第一個數(shù)據(jù)從索引1開始讀入（i從0開始,，0+1=1）,，對應于testbench中數(shù)據(jù)d[5]的第二個元素。

當這種情況在硬件應用時,，需要某種格式的數(shù)據(jù)索引,，這種情況對于wire類型，或者握手類型還是Fifo類型來說,，都不支持,。像上例1-2指針運算的代碼，只能綜合成ap_bus接口,，因為這種接口帶有地址,，當數(shù)據(jù)存取（讀寫）時,，用于對應的數(shù)據(jù)索引指示,。

還有一種方法，代碼必須修改成如下例子1-4的風格,，用數(shù)據(jù)array作為接口替代指針,。這種方法應用了array作為top層參數(shù)時綜合成RAM接口（ap_memory）的原理，memory接口可以用地址作為數(shù)據(jù)的索引并且可以亂序執(zhí)行,，不必順序存取操作,。

void array_arith (dio_t d[5]) {

static int acc = 0;

int i;

for (i=0;i<4;i++) {

acc += d[i+1];

d[i] = acc;

}

}

例子1-4 指針運算類型作為頂層函數(shù)參數(shù)修改為array

Wire類型、握手類型或Fifo類型接口僅僅可用在數(shù)據(jù)流方式,，因此不能用在與指針運算相關(guān)的地方（除非數(shù)據(jù)從索引0開始并順序處理）,。同時注意，如果想綜合為FIFO接口,，Fifo接口類型必須是只讀或者只寫,，不能有讀又有寫操作。

1. 3.       多次讀寫（存?。┲羔橆愋?/font>