开发者分享｜Vitis库流程：视觉L1重映射函数Zynqbaremetal设计实例

这篇博客展示了在 AMD Zynq 设计中，如何用 Vitis Vision Library 中的函数（remap）导出一个 IP，并基于此 IP 构建一个的硬件平台（XSA），进而基于此平台来运行嵌入式应用。

remap 函数是指从图像的某个位置获取像素信息，并将这些像素信息重新放置到另一个图像的另一个位置。在此示例中，设计将使用 128x128 像素的灰度输入图像，然后在输出端将其水平翻转。

测试采用以下设置：

• 版本：Vivado 和 Vitis 2023.1

• 操作系统：Ubuntu 20.04.1 LTS

• 硬件：Zynq UltraScale+ ZCU104 评估板 (xczu7ev-ffvc1156-2-e)

在本节中，我们将利用 Vitis Vision L1 库提供的预先存在的 Makefile 来创建和导出 remap 函数，以便在 Vivado 项目中使用。

打开终端选择一个适合的路径位置，并将最新的 Vitis 库克隆到该位置：

git clone https://github.com/Xilinx/Vitis_Libraries

跳转至 Vision L1 中名为 remap 的函数的目录下：

cd Vitis_Libraries/vision/L1/examples/remap

注：专门就 Vision 库而言，需要 OpenCV 库才能编译函数。请使用下面链接中的指令编译 OpenCV，并在运行下一步之前设置所需的环境变量。
https://support.xilinx.com/s/article/Vitis-Libraries-Compiling-and-Installing-OpenCV?language=en_US

设置 Vitis/Vivado 工具，然后运行 HLS 项目脚本来构建 HLS 设计，并用该设计将函数作为 Vivado IP 导出。

PLATFORM——这是评估板平台名称，通常可以通过 PLATFORM_REPO_PATHS 环境变量或在 /base_platforms 中的 Vitis 安装目录内找到该名称。

VIVADO_SYN——此参数通过 export_design 流程运行 Vitis HLS 项目，该流程提供项目的压缩文件作为 Vivado IP。

您还可以打开 Vitis HLS 项目，通过命令 vitis_hls -p remap.prj 查看结果和报告。

注：由于此 Vitis HLS 项目来自 Makefile，其并不包括在 GUI 环境下直接重新运行 C Simulation 或 Cosimulation 所需的标志和参数。您可以检查 remap 文件夹中的 run_hls.tcl 文件，以查看仿真所需要添加的必要标志和参数。

重新运行上述指令，添加适当的变量，以便从命令行运行仿真（例如：CSIM=1 和/或 COSIM=1）。

本节将展示如何使用上一节中创建的 Vitis HLS IP 来创建一个以 ZCU104 为目标器件的自定义平台。

将上一节中创建的导出 IP 复制到它自己的存储库位置，然后打开 Vivado。

按照下列步骤创建项目并对其进行设置：

选择 Create Project，点击 Next:

• 输入项目名称：remap_vivado，点击 Next

• 选择 RTL 项目，此时不要指定源文件，点击 Next

• 在评估板选项卡，选择 Zynq UltraScale+ ZCU104 评估板，点击 Next，然后选择 Finish

打开项目后:

• 在左侧的流程导航器中选择 Project Manager > Settings

• 选择 IP > Repository，点击 + 并在此添加 ip_repo 文件夹的位置，然后关闭窗口

我们现在可以添加自定义 IP 及其余的模块：

• 在左侧的流程导航器中，选择 IP Integrator > Create Block Design

为原理图选择描述性名称，或保留其默认值，然后选择 OK‍‍‍‍

• 选择 +（添加 IP），并选择 Remap_accel 模块

• 选择 +（添加 IP），并选择 Zynq UltraScale+ MPSoC 模块

• 点击窗口顶部横幅上的 Run Block Automation。

确保勾选 Apply Board Preset，然后选择 OK

现在，我们将配置 MPSoC 模块，使其具有合适的接口，能够与 IP 进行通信：

双击图中的 MPSoC 模块，并做出以下修改。我们将关闭本设计中不会用到的一些功能。

更改这些设置后，选择 OK 将这些变更应用到 MPSoC 模块上。

我们现在可以使用连接自动化功能将这些模块彼此连接：

• 点击 Run Connection Automation

  ‍勾选全部自动化，然后选择 OK

• 点击 Run Connection Automation（第二次运行会把 IP 其它的 AXI 接口也链接起来，这些接口是IP互联接口的一部分）

  勾选全部自动化，然后选择 OK

此刻的设计应类似于下图（您可以点击工具栏上的“Regenerate”，可自动对各个模块进行重新排列）：

检查 Address Editor 选项卡。请注意，默认自动分配地址，AXI 和 IP 控件的地址空间设置为 0x0 和 0xA000_0000。

返回至图表选项卡，选择工具栏上的 Validate Design 按钮，或者在 Vivado 的主窗口中使用 Tools > Validate Design。确保设计无误。

在 Sources 窗口的 Sources 选项卡中，展开 Design Sources ，右键点击当前模块设计，选择 Create HDL Wrapper（选择 Let Vivado manage wrapper and auto-update），然后点击 OK。

在左侧的 Flow Navigator 中，选择 Generate Block Design，保留默认选项，然后点击 Generate。您可以在 Design Runs 选项卡中监视运行状态。

完成上述步骤后，点击 Generate Bitstream，选择 Yes/OK 来运行生成比特流的必要流程。完成创建后，您可以点击 Cancel 关闭打开的对话框，结束操作。

现在我们可以将硬件平台导出为 XSA 格式，以便 Vitis 与我们的应用一起使用。

在顶部工具栏中选择 File > Export > Export Hardware

• 选择 Next

• 选择 Include bitstream，点击 Next

• 设置 XSA 文件名：remap_platform，点击 Next，然后点击 Finish。输出的 XSA 文件默认保存在项目的根目录

  
  

现在我们已经从 Vivado 导出了一个平台 XSA，我们可以使用这个文件来定义我们的平台，并创建一个应用程序来在平台内通信和运行 IP。

打开 Vitis，然后导入 XSA：

vitis -workspace remap_ws

此操作会打开工作空间为 remap_ws 的 Vitis GUI。

• 创建应用项目

• 选择 Next
  从顶部的选项卡中选择 Create a new platform from hardware (XSA)，然后浏览上一节的 remap_platform.xsa 文件，接着选择 Next

• 设置应用项目名称：remap_project，选择将 psu_cortexa53_0 用作处理器，然后选择 Next

• 保留默认域信息（Standalone OS），然后选择 Next

• 选择“Empty Application (C)”模板，然后选择 Finish

  
  

本博文包括参考文件，可供下载（点击阅读全文查看参考文件）。可将这些文件解压到项目的根目录中。

在“Explorer”窗口展开 remap_project_system > remap_project > src，右键点击 src，选择 Import Sources，浏览保存参考文件的目录，选择并导入下列文件：

• remap_example_app.c

• remap_input_image.h

• remap_x_map.h

• remap_y_map.h

文件导入后，可随时检查 remap_example_app.c 文件，以查看应用正在执行的操作。总之，应用程序用 DDR 内存中的输入图像和映射数组数据配置 IP，并指示 IP 处理数据并将其写回 DDR 内存。

现在，我们可以构建平台并编译应用，以使其直接在 ZCU104 板上运行。

在助手窗口中：

• 选择 remap_platform [Platform]，并使用 Build 按钮（锤子图标），等待 Build Finished 消息出现

• 选择 remap_project_system [System]，并使用 Build 按钮（锤子图标），等待 Build Finished 消息出现

  
  

完成构建过程可能需要一些时间，时间长短取决于您的系统。

现在，我们可以运行设计并验证 remap 函数的运行。

在助手窗口中，选择 remap_project_system [System]，使用绿色运行图标，选择 Launch Hardware。

 一旦完成设计运行，且硬件仍在运行时，选择 XSCT 窗口。如果窗口未打开，选择 Vitis > XSCT Console。

在控制台运行以下命令：

xsct% source remap_memory_copy.tcl

注：此脚本是参考文件的组成部分。您也可以指文件的完整路径，或使用“cd”跳转至适当的目录。

此脚本将读取内存中“input_buffer”和“output_buffer”的数据，并将数据分别保存为 input.data和 output.data。在继续操作之前等待完成消息。

在创建完 input.data 文件和 output.data 文件后，您现在可以通过运行 Python 脚本来验证 remap 函数是否已成功执行图像的水平翻转。运行下列 Python 脚本：

python3 remap_convert_image.py

注：运行此脚本需要安装“numpy”和“Pillow” Python 包，通常使用“pip install numpy”和“pip install Pillow”命令来安装这些包。

此脚本将输出两种文件，一个是 input.png，另一个是 output.png，表示发送到硬件的输入图像，以及通过 IP 传递后的输出图像。