Zynq開(kāi)發(fā)流程的捷徑SDSoC

之前我們已經(jīng)向大家介紹了全可編程的Zynq SoC平臺(tái)應(yīng)用開(kāi)發(fā)所需的一系列“神器”，如Vivado、Xilinx SDK、PetaLinux等。那么這是否意味著在Zynq開(kāi)發(fā)的過(guò)程中就會(huì)是“一馬平川”呢？

讓我們先來(lái)看看一個(gè)典型的Zynq SoC開(kāi)發(fā)流程（如圖1）：開(kāi)發(fā)者首先需要對(duì)軟硬件進(jìn)行分區(qū)，即確定系統(tǒng)哪些部分放入PL（可編程邏輯）中進(jìn)行硬件加速，哪些部分在PS（處理器系統(tǒng)）中用軟件實(shí)現(xiàn)；接下來(lái)，要完成軟/硬件之間的連接，包括使用怎樣的DataMover、PS與PL之間的接口如何配置等；之后要完成配套的軟件驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。

整個(gè)流程通常需要一個(gè)完整團(tuán)隊(duì)的通力合作，并不簡(jiǎn)單。而且，開(kāi)發(fā)工作本身就是一個(gè)探索性的過(guò)程，很多情況下上述所有設(shè)計(jì)工作完成之后人們才發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)在吞吐量、延遲或面積等方面還需要進(jìn)一步的優(yōu)化，這就意味著“軟硬件區(qū)分——硬件架構(gòu)搭建——驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)”整個(gè)流程要重新來(lái)過(guò)。如此經(jīng)過(guò)多次迭代，才能獲得一個(gè)令人滿意的設(shè)計(jì)方案。而因此卻可能造成開(kāi)發(fā)周期的不可控，嚴(yán)重拖延Time-To-Market。這無(wú)疑是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

圖1，傳統(tǒng)的Zynq SoC開(kāi)發(fā)流程

那么Zynq開(kāi)發(fā)流程，有沒(méi)有捷徑可走呢？Xilinx給出的答案是：有！這個(gè)捷徑就是SDSoC。

SDSoC是Xilinx推出的一個(gè)基于簡(jiǎn)便易用的Eclipse集成設(shè)計(jì)環(huán)境（IDE）的工具套件，它支持Zynq-7000全可編程SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC，以及MicroBlaze處理器，可以為開(kāi)發(fā)者提供類似嵌入式 C/C++/OpenCL 應(yīng)用的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)。

如果感覺(jué)上面的描述比較抽象，那就讓我們來(lái)看看使用SDSoC對(duì)Zynq開(kāi)發(fā)流程的影響和改變（如圖2）。應(yīng)用SDSoC之后，工具可以自動(dòng)搭建軟硬件之間的通訊部分，包括DataMover、軟件驅(qū)動(dòng)程序和硬件連接接口，還可以將整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程抽象到C/C++的應(yīng)用層面，讓開(kāi)發(fā)者以C/C++為起點(diǎn)來(lái)進(jìn)行算法開(kāi)發(fā)。

在進(jìn)行系統(tǒng)軟件/硬件劃分時(shí)，用戶僅需在圖形化界面中用鼠標(biāo)單擊指定那些需要進(jìn)行硬件加速的模塊即可。 而在將設(shè)計(jì)應(yīng)用到Zynq系統(tǒng)上之后，如果發(fā)現(xiàn)性能不達(dá)標(biāo)，可以使用SDSoC快速選擇不同的用于硬件加速的功能塊，探索不同的硬件/軟件分區(qū)方案，或是通過(guò)pragma等手段來(lái)指導(dǎo)工具產(chǎn)生不同的系統(tǒng)配置等方法來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速的迭代優(yōu)化。而整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程都是在SDSoC這個(gè)統(tǒng)一的IDE中完成的，流程大為簡(jiǎn)化。有分析認(rèn)為使用SDSoC進(jìn)行Zynq系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，可以將整體開(kāi)發(fā)時(shí)間從數(shù)周縮短至數(shù)日，甚至數(shù)個(gè)小時(shí)。

圖2，采用SDSoC后Zynq SoC開(kāi)發(fā)流程發(fā)生的改變

之所以能夠達(dá)到這樣的“境界”，與SDSoC的4個(gè)關(guān)鍵特性不無(wú)關(guān)系：

類似嵌入式開(kāi)發(fā)的體驗(yàn)：SDSoC提供了一個(gè)大大簡(jiǎn)化的C / C++編程體驗(yàn)，用戶可以在嵌入式開(kāi)發(fā)人員所熟悉的基于Eclipse的IDE上完成整個(gè)Zynq SoC的開(kāi)發(fā)。

系統(tǒng)級(jí)的特性描述：幾分鐘內(nèi)快速完成性能估算與面積估算，自動(dòng)監(jiān)測(cè)高速緩存、存儲(chǔ)器以及總線利用率，方便探索和實(shí)現(xiàn)最佳的總體系統(tǒng)架構(gòu)。

全系統(tǒng)優(yōu)化編譯器：可將C/C++/OpenCL應(yīng)用編譯成全功能Zynq SoC與MPSoC系統(tǒng)，自動(dòng)將軟件代碼放入可編程邏輯中加速，自動(dòng)產(chǎn)生系統(tǒng)連接，以及相關(guān)的庫(kù)以加速開(kāi)發(fā)。

面向平臺(tái)開(kāi)發(fā)人員的專家級(jí)使用模型：為用戶和第三方平臺(tái)開(kāi)發(fā)者提供了流程支持，通過(guò)提供平臺(tái)描述文件的的手段，可以使他們自己設(shè)計(jì)的包含有Zynq SoC的開(kāi)發(fā)板在SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用。

圖3，SDSoC開(kāi)發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)及流程

因此對(duì)于一個(gè)Zynq開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，熟悉和掌握SDSoC也是一門必修課。在日前由安富利舉辦的MiniZed Speedway培訓(xùn)活動(dòng)中，安富利的專家講師就為學(xué)員設(shè)置了這樣一個(gè)有關(guān)SDSoC的培訓(xùn)單元，幫助大家理解Xilinx SDSoC工具的概念，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)員為一個(gè)提供的平臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)，同時(shí)為安富利MiniZed創(chuàng)建一個(gè)客戶SDSoC平臺(tái)。通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，學(xué)員可以直觀地體驗(yàn)到如何利用SDSoC加速一個(gè)算法，這種經(jīng)驗(yàn)對(duì)于開(kāi)發(fā)者未來(lái)開(kāi)發(fā)包含定制化算法的客戶SDSoC平臺(tái)并通過(guò)SDSoC加速，大有裨益。

MiniZed Speedway培訓(xùn)活動(dòng)中SDSoC課程要點(diǎn)包括：

什么是SDSoC?

SDSoC的設(shè)計(jì)流程

SDSoC平臺(tái)的概念

使用SDSPFM創(chuàng)建客戶SDSoC平臺(tái)

HLS概覽

通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)員可掌握的技能包括：

SDSoC的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)流程

創(chuàng)建一個(gè)客戶SDSoC平臺(tái)

當(dāng)然，所謂“師傅領(lǐng)進(jìn)門，修行在個(gè)人”，SDSoC在設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)中所能夠釋放出的強(qiáng)大能量，還需要大家不斷地總結(jié)和摸索， Zynq平臺(tái)高效靈活的優(yōu)勢(shì)也才能夠隨之呈現(xiàn)在用戶面前。