类型为hls::stream<int>&的Vivado HLS类会导致错误：“常数‘具有不可综合的类型.”

Question

我试图了解是否可以在vivado_hls中实例化具有hls::stream<>引用成员的类，这样我就可以直接读取/写入流，而不必将流作为参数传递到调用链中。

注意:这在vivado_hls 2018.2中，该项目的顶层模块是"ModuleX“，请考虑下面的简化场景：

#include <hls_stream.h>
#include <ap_int.h>

using hls_int = ap_uint<32>;

class X
{
  private:
    hls::stream<hls_int> &s1;
    hls::stream<hls_int> &s2;

  public:
    X(hls::stream<hls_int> &_s1, hls::stream<hls_int> &_s2) :
        s1(_s1), s2(_s2)
    {}

    void Run()
    {
        hls_int s = s2.read();
        hls_int out = s * 2;
        s1.write(out);
    }
};

void ModuleX(hls::stream<hls_int> &s1, hls::stream<hls_int> &s2)
{
    #pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_none PORT=return
    #pragma HLS STREAM VARIABLE=s1 DEPTH=1
    #pragma HLS STREAM VARIABLE=s2 DEPTH=1

    static X x {s1, s2};

    x.Run();
}

使用这种方法，我得到以下错误：ERROR: [SYNCHK 200-11] ClassWithStreamRefs.cpp:18: Constant 'x.s2.V.V' has an unsynthesizable type 'i32P*' (possible cause(s): pointer to pointer or global pointer).

我理解在底层，编译器可能将引用存储为指向流的指针，但就我所认为的这个场景的工具而言，这应该是一个bug，因为它是阻塞的，我认为它是有效的HLS。

希望有另一种方法来实现我正在寻找的东西(引用，而不是值存储在类中)。

我试过的其他有用的东西如下所示。但是，这是非常不可取的，因为这种方法增加了2个延迟时钟周期(在入口和出口各增加1个时钟周期--没有很好的理由)。

#include <hls_stream.h>
#include <ap_int.h>

using hls_int = ap_uint<32>;

class X
{
  public:
    hls::stream<hls_int> s1;
    hls::stream<hls_int> s2;
    X()
    {
        #pragma HLS STREAM VARIABLE=s1 DEPTH=1
        #pragma HLS STREAM VARIABLE=s2 DEPTH=1
    }

    void Run()
    {
        hls_int s = s2.read();
        hls_int out = s * 2;
        s1.write(out);
    }
};

void ModuleX(hls::stream<hls_int> &s1, hls::stream<hls_int> &s2)
{
    #pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_none PORT=return
    #pragma HLS INLINE
    static X x;

    x.s2.write(s2.read());
    x.Run();
    s1.write(x.s1.read());
}

下面是一个示例tcl脚本(尽管它基本上是由vivado_hls自动生成的)

open_project ClassWithStreamRef
set_top ModuleX
add_files ClassWithStreamRefs.cpp -cflags "-std=c++11"
open_solution "solution1"
set_part {xczu19eg-ffvc1760-2-i} -tool vivado
create_clock -period 10 -name default
csynth_design

Answer 1

我不确定底层机制，但是删除static限定符可以让Vivado HLS 2018.2合成这个示例。然而，这在每次顶级函数调用上都会生成一个新的X实例，因此它的字段不会持久存在。下面的示例通过在顶层函数中添加另一个静态变量来解决这个问题，并通过引用X的构造函数将其传递给它。

#include <hls_stream.h>
#include <ap_int.h>

using hls_int = ap_uint<32>;

struct State
{
    hls_int counter;
};

class X
{
  private:
    hls::stream<hls_int> &s1;
    hls::stream<hls_int> &s2;
    State& state;

  public:
    X(hls::stream<hls_int> &_s1, hls::stream<hls_int> &_s2, State& _state) :
        s1(_s1), s2(_s2), state(_state)
    {}

    void Run()
    {
        hls_int s = s2.read();
        s1.write(s + state.counter++);
    }
};

void ModuleX(hls::stream<hls_int> &s1, hls::stream<hls_int> &s2)
{
    #pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_none PORT=return
    #pragma HLS STREAM VARIABLE=s1 DEPTH=1
    #pragma HLS STREAM VARIABLE=s2 DEPTH=1

    static State state {0};
    X x {s1, s2, state};

    x.Run();
}