在Vivado下利用Tcl實現(xiàn)IP的高效管理

在Vivado下利用Tcl實現(xiàn)IP的高效管理在Vivado下，有兩種方式管理IP。一種是創(chuàng)建FPGA工程之后，在當前工程中選中IPCatalog，生成所需IP，這時相應的IP會被自動添加到當前工程中；另一種是利用ManageIP，創(chuàng)建獨立的IP工程，缺省情況下，IP工程的名字為magaged_ip_project。在這個工程中生成所需要的IP，之后把IP添加到FPGA工程中。Xilinx推薦使用第二種方法，尤其是設計中調(diào)用的IP較多時或者采用團隊設計時。Tcl作為腳本語言，在FPGA設計中被越來越廣泛地使用。借助Tcl可以完成很多圖形界面操作所不能完成的工作，從而，可提高設計效率和設計自動化程度。Vivado對Tcl具有很好的支持，專門設置了TclShell（純腳本模式）和TclConsole（圖形界面模式）用于Tcl腳本的輸入和執(zhí)行。本文介紹了如何利用Tcl腳本在ManageIP方式下實現(xiàn)對IP的高效管理。ManageIP的特點：（1）Vivado在ManageIP模式下只顯示IPCatalog，便于直觀地定制IP；（2）IP工程目錄獨立于FPGA工程目錄，可獨立管理并便于IP復用；（3）對IP采用OOC（Out-of-Context）的綜合方式，生成相應的DCP文件，添加到FPGA工程中，無需再次綜合；與ISECoreGenerator的不同之處：（1）ISECoreGenerator不同IP的生成文件會在同一目錄下，而Vivado下每個IP有獨立的文件夾，該文件夾下包含了IP所有相關文件，這為IP復用提供了便利；（2）ISECoreGenerator生成的IP定制文件為.xco，Vivado生成IP的定制文件為.xci；（3）ISECoreGenerator生成的網(wǎng)表文件為.ngc，Vivado生成的網(wǎng)表文件為.dcp，DCP不僅包含網(wǎng)表文件還包含約束文件；（4）ISECoreGenerator不支持Tcl腳本，Vivado則支持Tcl腳本；Vivado下IP生成文件：（1）用于綜合的RTL文件和約束文件；（2）實例化模板文件；（3）行為級仿真文件；（4）綜合后的網(wǎng)表文件DCP；（5）用于第三方綜合工具的Stub文件；（6）例子工程；生成文件是可以定制的，這可通過generate_target命令完成，同時，生成的文件也可以通過reset_target被清除掉，如Tcl腳本1所示。

Vivado下每個對象都有自己的屬性，這些屬性可通過report_property顯示。managed_ip_project的屬性如圖1所示。圖中綠色線條標記了該工程所在目錄；紅色方框MANAGED_IP屬性值為1，表明該工程為IP工程；藍色方框是我們創(chuàng)建或修改IP工程設置時最常用的一些屬性。Tcl腳本2中第1行語句用于顯示IP工程屬性，第2~4行語句用于設置仿真工具、目標語言和芯片型號。set_property命令的第一個參數(shù)為屬性名，第二個參數(shù)為屬性值，第三個參數(shù)為屬性所屬對象。

采用VivadoManageIP創(chuàng)建IP工程后，可能會遇到以下情況：（1）軟件版本升級，例如Vivado由2013.4升級至2014.2；（2）芯片型號改變，例如芯片型號由XC7K325TFFG676-2變?yōu)閄C7K160TFFG676-2；（3）A項目中的一些IP在B項目中也被使用，且這些IP參數(shù)配置完全相同。上述三種情況均可通過Tcl命令完成。第一種情況：軟件版本升級假如用Vivado2013.4創(chuàng)建的IP工程，當軟件版本升級至2014.2時，需要將IP重新生成。此時，若用Vivado2014.2打開該工程會彈出如圖2所示的對話框。選擇圖中藍色方框標記的選項打開工程，通過report_ip_status命令顯示當前IP狀況，如圖3所示。

圖3中藍色方框顯示了IP處于鎖定狀態(tài)，可通過get_property查看IS_LOCKED屬性確定；紅色方框顯示了IP當前版本號和建議升級到的新版本號。相應的Tcl腳本如Tcl腳本3所示。對處于鎖定狀態(tài)的IP可選擇升級，這可通過Tcl腳本4完成指定IP的升級。Tcl腳本4可內(nèi)嵌到Vivado中作為用戶常用命令。

第二種情況：芯片型號改變?nèi)粜酒吞柛淖?，首先要對舊型號芯片對應的工程做備份處理，這可通過archive_project命令完成；然后修改芯片型號。相應的Tcl腳本如Tcl腳本5所示。完成這些操作之后，會發(fā)現(xiàn)IP處于鎖定狀態(tài)，此時可通過Tcl腳本4對IP升級。

第三種情況：A項目中的一些IP在B項目中也被使用，且這些IP參數(shù)配置完全相同在這種情況下，可將A項目中的IP導入到B項目的IP工程中，這可通過import_ip命令完成，如Tcl腳本6所示。Import_ip的第一個參數(shù)為原始IP所在目錄，第二個參數(shù)為該IP的新名字，缺省情況下與原始IP名一致。導入之后，可通過Tcl腳本4重新生成IP。如前所述，Vivado下生成的IP都有獨立的文件目錄，在添加IP到VivadoFPGA工程中時，若采用圖形界面方式就需要一個一個地瀏覽到IP所在文件目錄，找到.xci文件，然后添加到工程中，如果調(diào)用的IP較多，顯然這種方式不夠高效。此時可用Tcl腳本7所示的Tcl命令找到所有IP相關文件，文件類型可以是xci或dcp。該命令會返回完整的文件路徑，如Tcl腳本6中的文件路徑。然后通過add_files命令將其添加到當前工程中。

此外，有些IP會有例子工程，這些例子工程帶有完整的測試激勵，可對IP進行仿真，以理解IP的輸入/輸出時序，也可單獨生成bit文件。可通過open_example_project命令打開例子工程，如Tcl腳本8所示。與ISECoreGenerator相比，VivadoManageIP對IP的管理更加便捷，加之Vivado對Tcl腳本的支持，利用Tcl腳本可實現(xiàn)對IP更高效的管理，進一步加強FPGA設計