Vivado HLS推動協議處理系統蓬勃發展(下)

　　接上篇

　　4 設置簡單系統

　　協議處理一般情況下屬于狀態事務。必須先順序讀取在多個時鐘周期內進入總線的數據包字，然后根據數據包的某些字段決定進一步操作。通常應對這種處理的方法是使用狀態機，對數據包進行迭代運算，完成必要的處理。例3是一種簡單的狀態機，用于根據上一級的輸入丟棄或轉發數據包。該函數接收三個參數：一個是通過“inData”流接收到的輸入分組數據;一個是通過“validBuffer”流顯示數據包是否有效的1位旗標;第三個是稱為“outData”的輸出分組數據流。注意Vivado HLS函數中的參數是按引用傳遞的。這在使用較為復雜的Vivado HLS流的時候是必要的。ap_uint等較為簡單的數據類型則可按值傳遞。

　　第2行中的流水線編譯指令指示Vivado HLS將該函數流水線化，讓初始化間隔為1(II=1)，即每個時鐘周期處理一個新的輸入數據字。Vivado HLS負責核驗設計，并確定需要在設計中引入多少個流水線級來滿足調度限制要求。

　　例3：使用Vivado HLS的有限狀態機

　　1 void dropper(stream& inData,
　　stream>& validBuffer,
　　stream& outData) {
　　2 #pragma HLS pipeline II=1 enable_flush
　　3
　　4 static enum dState {D_IDLE = 0, D_STREAM, D_
　　DROP} dropState;
　　5 axiWord currWord = {0, 0, 0, 0};
　　6
　　7 switch(dropState) {
　　8 case D_IDLE:
　　9 if (!validBuffer.empty() && !inData.empty()) {
　　10 ap_uint<1> valid = validBuffer.read();
　　11 inData.read(currWord);
　　12 if (valid) {
　　13 outData.write(currWord);
　　14 dropState = D_STREAM;
　　15 }
　　16 }
　　17 else
　　18 dropState = D_DROP;
　　19 break;
　　20 case D_STREAM:
　　21 if (!inData.empty()) {
　　22 inData.read(currWord);
　　23 outData.write(currWord);
　　24 if (currWord.last)
　　25 dropState = D_IDLE;
　　26 }
　　27 break;
　　28 case D_DROP:
　　29 if (!inData.empty()) {
　　30 inData.read(currWord);
　　31 if (currWord.last)
　　32 dropState = D_IDLE;
　　33 }
　　34 break;
　　35 }
　　36 }

　　第4行用于聲明一個靜態枚舉變量，用于表達該FSM中的狀態。使用枚舉與否可以選擇，不過能讓代碼更容易閱讀，因為可以給狀態適當地命名。不過使用任何整數或ap_unit變量也能得到與之類似的結果。第5行用于聲明一個“axiWord”類型的變量，用于存儲準備從輸入中讀取的分組數據。

　　第7行中的開關語句用于表達實際的狀態機。建議使用開關，但非強制要求。使用if-else決策樹也能執行同樣的功能。開關語句能夠讓Vivado HLS工具更高效地枚舉所有狀態，并優化得到的狀態機RTL代碼。

　　執行從D_IDLE狀態開始，此時FSM從第10行和第11行的兩個輸入流讀取。這兩行分別代表兩種流對象讀取方法。這兩種方法均從設定的流讀取，然后將結果存儲到給定變量中。這種方法采取阻塞式讀取，意味著如果該方法調用無法順序執行，就會暫停執行該函數調用中的其余代碼。在試圖讀取空流的時候會發生這種情況。