fpga系列 HDL：XILINX Vivado Vitis HLS 笔记 函数接口综合 ap_ctrl_none，ap_ctrl_hs，ap_ctrl_chain 和s_axilite

块级接口综合类型

• 在 Vitis HLS（High-Level Synthesis）中，块级接口类型用于指定模块的控制信号和通信方式，从而影响硬件实现时的控制逻辑、时序以及数据传输方式。Vitis HLS 使用以下接口类型 ap_ctrl_none，ap_ctrl_hs，ap_ctrl_chain 和s_axilite来指定 RTL IP 是否使用模块级握手信号实现。

• 注：默认情况下，block-level interface protocol 被添加到 design中。且块级接口的端口格式为ap_ctrl_hs。

块级：可以在函数或函数返回上指定块级 I/O 协议

• 如果 C/C++ 代码未返回值，您仍然可以在函数返回时指定块级 I/O 协议。如果 C/C++ 代码使用函数返回，则 Vitis HLS 会为返回值创建一个输出端口 ap_return。
  

ap_ctrl_none（No Control）

• ap_ctrl_none 是一种不带握手信号的控制方式，通常用于不需要显式同步控制信号的设计场景。模块之间的数据流通常是基于时序控制的，在这种模式下，控制信号的依赖关系相对较少或不存在。

• 适用场景：无需复杂控制信号，设计中可能只是简单的模块调用。

• 工作原理：不涉及复杂的握手或数据同步信号，控制信号可能是基于时钟的触发，或者是一次性数据传输。

代码效果

// LED控制函数
void hlsv1(ap_uint<1> &led) {
   
#pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_none port=return

}

$$\Downarrow$$

`timescale 1 ns / 1 ps 

(* CORE_GENERATION_INFO="hlsv1_hlsv1,hls_ip_2020_2,{HLS_INPUT_TYPE=cxx,HLS_INPUT_FLOAT=0,HLS_INPUT_FIXED=0,HLS_INPUT_PART=xc7z010-clg400-1,HLS_INPUT_CLOCK=10.000000,HLS_INPUT_ARCH=others,HLS_SYN_CLOCK=0.000000,HLS_SYN_LAT=0,HLS_SYN_TPT=none,HLS_SYN_MEM=0,HLS_SYN_DSP=0,HLS_SYN_FF=0,HLS_SYN_LUT=0,HLS_VERSION=2020_2}" *)

module hlsv1 (
        led
);


input  [511:0] led;

endmodule //hlsv1

ap_ctrl_hs (Handshaking Control)

• ap_ctrl_hs 模式是基于握手信号的控制方式，通常用于数据流的处理。在这种模式下，模块会通过握手信号来实现数据的同步传输。它是最常见的流式数据处理方式，特别适用于流水线设计和数据流控制。

• 握手信号：

  • 控制块何时可以开始处理数据 （ap_start）
  • 指示模块是空闲，非处理数据阶段 （ap_idle）
  • 指示准备好接受新输入 （ap_ready）
  • 模块已完成操作 （ap_done）

• 使用场景：适用于需要数据同步或流水线控制的设计。图像处理、音频信号处理等流式数据处理任务。例如，一个模块的输出端如果准备好给下游模块传输数据时，它会通过 valid 信号通知下游模块；下游模块通过 ready 信号确认可以接受数据。

代码效果

// LED控制函数
void hlsv1(ap_uint<1> &led) {
   
#pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_hs port=return

}

$$\Downarrow$$

`timescale 1 ns / 1 ps 

(* CORE_GENERATION_INFO="hlsv1_hlsv1,hls_ip_2020_2,{HLS_INPUT_TYPE=cxx,HLS_INPUT_FLOAT=0,HLS_INPUT_FIXED=0,HLS_INPUT_PART=xc7z010-clg400-1,HLS_INPUT_CLOCK=10.000000,HLS_INPUT_ARCH=others,HLS_SYN_CLOCK=0.000000,HLS_SYN_LAT=0,HLS_SYN_TPT=none,HLS_SYN_MEM=0,HLS_SYN_DSP=0,HLS_SYN_FF=0,HLS_SYN_LUT=0,HLS_VERSION=2020_2}" *)

module hlsv1 (
        ap_start,
        ap_done,
        ap_idle,
        ap_ready,
        led
);


input   ap_start;
output   ap_done;
output   ap_idle;
output   ap_ready;
input  [511:0