基于Tcl腳本生成Vivado工程及編譯

Tcl腳本簡介

Tcl——Tool Command Language（讀作tickle），誕生于80年代的加州大學伯克利分校，作為一種簡單高效可移植性好的腳本語言，目前已經廣泛應用在幾乎所有的EDA工具中。在Xilinx最新的FPGA設計工具Vivado中，Tcl成為唯一支持的腳本。

使用Tcl腳本的優勢如下：

能快速生成Vivado工程及編譯工程，生成工程所需要的PL端bit文件；生成工程之后，根據自己的需要，可手動創建Block Design，或者在腳本添加IP、實現自動連接等功能。總而言之，Tcl的引入，使得Vivado設計過程也變得可編程控制，設計流程變得更加靈活多變。

在開發的過程中，直接打開Vivado軟件，可視化地進行Block Design設計、配置IP和連線等。但是這樣手動添加IP或者連線需要花一定的時間，且編譯步驟重復累贅，因為打開了Vivado這個占用電腦資源比較大的軟件，導致生成需要的bitstream文件需要花費大量時間。使用腳本可以快速的在Vivado 2017.4?Tcl Shell（Vivado自帶的shell終端窗口）執行Tcl腳本命令，無需要打開Vivado軟件就進行編譯生成bit文件，花費的時間極大的縮短了。

如需修改工程的Block Design文件，可以打開Vivado進行修改或者直接修改Block Design Tcl腳本，所有的Block Design設計，Vivado都會自動保存成Tcl腳本文件。

基于TcL腳本生成Vivado工程

Windows 7/10 64bit；

Xilinx Vivado 2017.4。

表 1

開發板型號

是否支持本實驗

TLZ7x-EasyEVM

支持

TLZ7xH-EVM

支持

TL5728F-EVM

支持

TLA7-EasyEVM/TLA7-EVM

支持

TLK7-EVM

支持

TL665xF-EasyEVM

支持

TL6678F-EasyEVM

支持

由創龍提供的FPGA開發例程位于光盤Demo目錄下，本文以創龍TLK7-EVM開發板為實驗平臺，以tl-led-flash例程為例，演示使用Tcl腳本生成Vivado工程及編譯的開發步驟。

將Demo目錄下的tl-led-flash例程復制到Windows非中文路徑下，例如復制到C盤根目錄。Vivado工程目錄結構及文件說明見下表，表格中的xxx代表具體的例程，例如 tl-led-flash例程。Vivado工程的bin文件夾下存放適用于創龍各開發平臺運行的可執行文件，src文件夾下包含constraints、hdl和scripts目錄。

注意：Windows路徑有長度限制，路徑太長會導致出錯。

表 2

目錄

文件/目錄

說明

bin

xxx.bin/xxx.bit

可執行文件，可直接運行測試

src

constraints

約束文件

hdl

Verilog源碼

scripts

xxx_project.tcl

執行該腳本生成Vivado工程

clean.sh

clear_project.tcl

刪除log文件和生成的工程

使用TcL終端打開Tcl腳本

打開Vivado軟件，點擊菜單欄"Window->Tcl Consonle"打開Tcl控制臺窗口。

在Tcl控制臺窗口執行如下指令（注意指令中"/"符號的方向），進入需要執行的Tcl腳本所在路徑，該腳本文件用于生成tl-led-flash例程的Vivado工程。

Vivado% cd C:/tl-led-flash/src/scripts

生成Vivado工程

進入xxx_project.tcl腳本所在路徑，執行Tcl腳本生成對應平臺的Vivado工程。本次操作中生成創龍TLK7-EVM開發板的Vivado工程——tl_led_flash，指令參數解釋如下：

Vivado%? vivado -mode batch -source tl_led_flash_project.tcl -tclargs?tlk7-evm xc7k325tffg676-2

vivado -mode batch：使用vivado的batch模式；

-source ?axi_gpio_project.tcl：選中要執行的Vivado工程xxx_project.tcl腳本文件；

-tclargs ?tlk7-evm ?xc7k325tffg676-2：修改"-tclargs"參數，即可生成對應開發平臺和芯片型號的工程。這里生成了TLK7-EVM開發板，FPGA型號為XC7K325TFFG676-2的Vivado工程。如需要生成TLZ7x-EasyEVM開發板，SoC芯片型號為XC7Z010CLG400-2的工程，則將指令修改為：-tclargs ?tlz7x-easyevm ?xc7z010clg400-2。表 3

開發板型號

FPGA(SoC)型號

"-tclargs"參數

TLZ7x-EasyEVM

XC7Z010CLG400-2

tlz7x-easyevm ?xc7z010clg400-2

XC7Z020CLG400-2

tlz7x-easyevm ?xc7z020clg400-2

TLZ7xH-EVM

XC7Z100FFG900-2

tlz7xh-evm ?xc7z100ffg900-2

TL5728F-EVM

XC7A100TFGG484-2

tl5728f-evm ?xc7a100tfgg484-2

TLA7-EasyEVM

TLA7-EVM

XC7A100TFGG484-2

tla7-evm ?xc7a100tfgg484-2

TLK7-EVM

XC7K325TFFG676-2

tlk7-evm ?xc7k325tffg676-2

TL665xF-EasyEVM

XC7A100TFGG484-2

tl665xf-easyevm ?xc7a100tfgg484-2

TL6678F-EasyEVM

XC7K325TFFG676-2

tl6678f-easyevm ?xc7k325tffg676-2

執行腳本彈出如下對話框，Tcl控制臺窗口打印的WARNING警告信息可以忽略。

Tcl腳本執行完成后，Tcl控制臺窗口打印信息如下圖所示，同時在工程源碼"\src\runs"目錄下生成對應開發平臺的Vivado工程。本次生成了配套于創龍TLK7-EVM開發板的tl_led_flash工程。

Vivado工程編譯

雙擊Vivado工程"src\runs\tl_led_flash.xpr"文件

，打開新生成的Vivado工程如下圖所示。

點擊左邊欄PROGRAM AND DEBUG下的Generate?Bitsteam選項，彈出對話框中選擇Yes選項，如下圖所示：

在彈出的Launch Runs對話框中，點擊OK開始編譯Vivado工程，如下圖所示：

用時約6min后，Vivado工程編譯完成，實際編譯時間跟FPGA工程和PC性能相關。在彈出以下對話框中，點擊Cancel完成編譯步驟。

編譯完后會在Vivado工程"src\runs\xxx.runs\impl_1"目錄下生成可執行文件xxx.bit和xxx.bin，如下圖所示。其中xxx.bit文件內包含head information，可以通過下載器解析后加載到FPGA核，xxx.bin文件為可執行文件。

為便于測試，我司提供由Vivado工程編譯生成的可行文件放于bin目錄下，該目錄下包含了適用于創龍全部開發平臺的可執行文件，將其下載到開發板即可運行測試。

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