HLS入门（Xilinx Vivado 2019.2）——点亮LED仿真

一、HLS简介

（一）什么是HLS？

HLS是一种设计方法，使用HSL可以更快地开发电子系统，特别是那些需要特定硬件加速的复杂系统。通过使用HLS，你可以用高级语言（如C或C++）编写代码，然后自动转换成硬件描述语言（HDL），从而加速开发过程。

（二）HLS能做什么？

HLS允许开发者在更高的抽象层次上工作，这意味着你可以专注于算法和功能，而不是硬件的具体细节。当你需要优化性能或功耗时，HLS工具可以自动为你找到最佳的硬件实现方案。

（三）HLS的使用

1. 编写代码：使用C或C++等高级语言编写你的算法或系统。
2. 配置HLS工具：设置性能目标（如速度、面积或功耗）和约束条件。
3. 综合：HLS工具将高级代码转换成硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL。
4. 验证：检查生成的HDL代码是否符合预期的功能和性能。
5. 实现：将HDL代码用于FPGA或ASIC的生产。

（四）HLS的优势

• 加速开发：减少从概念到实现的时间。
• 提高效率：自动优化可以提高系统的性能和功耗。
• 灵活性：可以在不同的硬件平台上实现相同的高级代码。
• 可扩展性：随着技术的发展，HLS工具可以适应新的硬件和需求。

（五）HLS与VHDL/Verilog编程技术的关系

HLS与传统的VHDL/Verilog编程技术之间存在紧密的联系，但它们在设计流程和抽象层次上有所不同：

• 抽象层次：HLS提供了比VHDL/Verilog更高的抽象层次。开发者可以使用C/C++等高级语言来描述算法和逻辑，而不是直接使用VHDL/Verilog来设计硬件的门级或寄存器传输级（RTL）实现。

• 设计流程：在HLS中，开发者首先用高级语言编写代码，然后通过HLS工具自动转换成VHDL或Verilog代码。相比之下，VHDL/Verilog编程需要开发者直接用这些硬件描述语言来编写代码。

• 自动化：HLS的一个主要优势是自动化。它自动化了许多硬件设计任务，如资源分配、时序分析和优化，这在VHDL/Verilog编程中通常需要手动完成。

• 目标一致性：尽管方法不同，但HLS和VHDL/Verilog编程的最终目标是相同的，即生成可以部署在FPGA或ASIC上的硬件设计。

• 协同工作：HLS生成的HDL代码可以与手写的VHDL/Verilog代码结合使用，形成混合设计。这允许开发者在某些部分利用HLS的自动化优势，而在其他部分则利用VHDL/Verilog的精确控制。

（六）HLS的关键技术问题与局限性

尽管HLS提供了许多优势，但在实际应用中也存在一些关键技术问题和局限性：

1. 语言支持：并非所有高级语言的特性都能被HLS工具完美支持，某些特性可能需要特别的处理或无法综合。
2. 性能预测：预测HLS工具综合后的性能可能具有挑战性，因为自动化优化过程可能引入不可预见的结果。
3. 调试难度：与传统的VHDL/Verilog相比，调试HLS生成的硬件可能更加困难，因为问题可能出现在高级代码或综合过程中。
4. 特定领域限制：HLS可能在某些特定类型的硬件设计中表现更好，而在其他类型（如需要极端时序控制的设计）中可能不如手写VHDL/Verilog代码。
5. 学习曲线：对于习惯于VHDL/Verilog的硬件工程师来说，学习HLS和相关工具可能需要一定的时间和努力。
6. 工具依赖性：HLS的结果很大程度上依赖于所使用的特定工具和版本，不同的工具可能有不同的优化策略和结果。

二、点亮LED仿真

使用的是Vivado HLS 2019.2

（一）创建项目

①打开Vivad