学fpga（hls之中断）

10个月前

365

在fpga ip设计里面，中断是不可缺少的。一般来说，ip处理结束之后，要么用轮询的方法获得结果，要么用中断的方法获取结果。两种方式都是可以拿来使用，只是一般来说，轮询的方式效率会比较低。今天可以看下，hls里面中断是怎么处理的。不失一般性，可以把之前求平均值的hls代码拿出来分析，

1、hls代码

#include <ap_cint.h>
uint32 _average_int(uint32* array, int num)
{
uint32 sum = 0;
int i;

for(i = 0; i < num; i++)
{
sum += array[i];
}

return sum / num;
}

extern "C" uint32 average_int(uint32* array, int num)
{
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=return
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=num
#pragma HLS INTERFACE m_axi depth=1024 offset=slave port=array

uint32 result = _average_int(array, num);
return result;
}

这段代码只是完成基本功能，大家可以忽略它的性能设计，这部分不做考虑。

2、综合、export

利用vivado hls软件进行综合和导出。

3、查看生成的驱动代码，

主要的接口都在xaverage_int.h里面。

4、查看xaverage_int.h文件

// ==============================================================
// File generated on Sun May 08 06:30:23 +0800 2022
// Vivado(TM) HLS - High-Level Synthesis from C, C++ and SystemC v2018.3 (64-bit)
// SW Build 2405991 on Thu Dec 6 23:38:27 MST 2018
// IP Build 2404404 on Fri Dec 7 01:43:56 MST 2018
// Copyright 1986-2018 Xilinx, Inc. All Rights Reserved.
// ==============================================================
#ifndef XAVERAGE_INT_H
#define XAVERAGE_INT_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/***************************** Include Files *********************************/
#ifndef __linux__
#include "xil_types.h"
#include "xil_assert.h"
#include "xstatus.h"
#include "xil_io.h"
#else
#include <stdint.h>
#include <assert.h>
#include <dirent.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>
#include <stddef.h>
#endif
#include "xaverage_int_hw.h"

/**************************** Type Definitions ******************************/
#ifdef __linux__
typedef uint8_t u8;
typedef uint16_t u16;
typedef uint32_t u32;
#else
typedef struct {
u16 DeviceId;
u32 Axilites_BaseAddress;
} XAverage_int_Config;
#endif

typedef struct {
u32 Axilites_BaseAddress;
u32 IsReady;
} XAverage_int;

/***************** Macros (Inline Functions) Definitions *********************/
#ifndef __linux__
#define XAverage_int_WriteReg(BaseAddress, RegOffset, Data) \
Xil_Out32((BaseAddress) + (RegOffset), (u32)(Data))
#define XAverage_int_ReadReg(BaseAddress, RegOffset) \
Xil_In32((BaseAddress) + (RegOffset))
#else
#define XAverage_int_WriteReg(BaseAddress, RegOffset, Data) \
*(volatile u32*)((BaseAddress) + (RegOffset)) = (u32)(Data)
#define XAverage_int_ReadReg(BaseAddress, RegOffset) \
*(volatile u32*)((BaseAddress) + (RegOffset))

#define Xil_AssertVoid(expr) assert(expr)
#define Xil_AssertNonvoid(expr) assert(expr)

#define XST_SUCCESS 0
#define XST_DEVICE_NOT_FOUND 2
#define XST_OPEN_DEVICE_FAILED 3
#define XIL_COMPONENT_IS_READY 1
#endif

/************************** Function Prototypes *****************************/
#ifndef __linux__
int XAverage_int_Initialize(XAverage_int *InstancePtr, u16 DeviceId);
XAverage_int_Config* XAverage_int_LookupConfig(u16 DeviceId);
int XAverage_int_CfgInitialize(XAverage_int *InstancePtr, XAverage_int_Config *ConfigPtr);
#else
int XAverage_int_Initialize(XAverage_int *InstancePtr, const char* InstanceName);
int XAverage_int_Release(XAverage_int *InstancePtr);
#endif

void XAverage_int_Start(XAverage_int *InstancePtr);
u32 XAverage_int_IsDone(XAverage_int *InstancePtr);
u32 XAverage_int_IsIdle(XAverage_int *InstancePtr);
u32 XAverage_int_IsReady(XAverage_int *InstancePtr);
void XAverage_int_EnableAutoRestart(XAverage_int *InstancePtr);
void XAverage_int_DisableAutoRestart(XAverage_int *InstancePtr);
u32 XAverage_int_Get_return(XAverage_int *InstancePtr);

void XAverage_int_Set_array_r(XAverage_int *InstancePtr, u32 Data);
u32 XAverage_int_Get_array_r(XAverage_int *InstancePtr);
void XAverage_int_Set_num(XAverage_int *InstancePtr, u32 Data);
u32 XAverage_int_Get_num(XAverage_int *InstancePtr);

void XAverage_int_InterruptGlobalEnable(XAverage_int *InstancePtr);
void XAverage_int_InterruptGlobalDisable(XAverage_int *InstancePtr);
void XAverage_int_InterruptEnable(XAverage_int *InstancePtr, u32 Mask);
void XAverage_int_InterruptDisable(XAverage_int *InstancePtr, u32 Mask);
void XAverage_int_InterruptClear(XAverage_int *InstancePtr, u32 Mask);
u32 XAverage_int_InterruptGetEnabled(XAverage_int *InstancePtr);
u32 XAverage_int_InterruptGetStatus(XAverage_int *InstancePtr);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif

5、分析xaverage_int.h文件

主要的驱动接口分成这么几个部分，

初始化函数，XAverage_int_Initialize等

状态检查函数，XAverage_int_Start、XAverage_int_IsDone等

获取返回值函数，XAverage_int_Get_return

参数设置函数，XAverage_int_Set_array_r、XAverage_int_Set_num等

中断处理函数，XAverage_int_InterruptEnable、XAverage_int_InterruptClear等

6、关于中断和查询

在5中提到的中断函数都可以使用。其实如果不需要中断，仅仅利用状态检查函数，也是可以获取计算结果的，这里面的取舍取决于具体的应用场景。

7、寄存器的布局

关于寄存器的相关信息，主要来自于xaverage_int_hw.h文件，

8、ip、驱动和中断

利用fpga设计好ip，这只是第一步。后面还需要移植好驱动函数，如果是裸机系统可能不需要手动移植驱动代码了，当os变成linux的时候，还需要转成kernel driver。当然，变成kernel driver之后，后面就是具体的调用了。这中间，ip如果有中断，还需要把中断反馈到zynq cpu上面。