创建 Pynq Overlay

本文使用环境：

Xilinx Design Tools Vitis Unified Software Platform 2021.1 (version 2021.1.1)

Pynq 2.6.1

Arty Z7

参考：

定制PYNQ的overlay_bramblewalls的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/bramblewalls/article/details/80045922

如何自定义一个Digilent PYNQ-Z1 Overlay_哔哩哔哩_bilibilihttps://www.bilibili.com/video/av837866431/

Overlay Design Methodology — Python productivity for Zynq (Pynq)https://pynq.readthedocs.io/en/v2.6.1/overlay_design_methodology.html

打开 Xilinx Vitis HLS 2021.1，Create Project 或 File->New Project...

Project name: hls_adder

Top Function: hls_adder

Solution Configuration->Part Selection: xc7z020clg400-1

Explorer->hls_adder->Source，右键 New File...，选择之前创建好的 hls_adder.cpp
```
void hls_adder(int a, int b, int& c) {
#pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_none port=return
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=a
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=b
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=cc = a + b;
}
```
Project->Index C Source，Run C Synthesis

Solution->Export RTL
打开 Xilinx Vivado 2021.1，File->Project->New... 或 Quick Start->Create Project
```
git clone git@github.com:cathalmccabe/pynq-z1_board_files.git
```
将 pynq-z1.zip 复制到 F:\Xilinx\Vivado\2021.1\data\boards\board_files 解压或直接复制 pynq-z1 文件夹。

Create Block Design

Add IP (Ctrl+I)，添加 ZYNQ7 Processing System，Run Block Automation。
Tools->Settings...->Project Settings->IP->Repository->IP Repositories->Add，选择之前创建的 Vitis HLS 项目 hls_adder/solution1/impl/ip，否则后续会提示 Duplicate IP。

在 Block Design - pynq_hls_adder 的 Diagram 窗口中 Add IP (Ctrl+I)，添加 Hls_adder，选中 hls_adder_0，在 Block Properties 中 Name 改为 scalar_add。Run Connection Automation。Renerate Layout。保存。
在 Sources 选项卡中展开 Design Sources (1)，右键 pynq_hls_adder (pynq_hls_adder.bd) (3)，Create HDL Wrapper... Let Vivado manage wrapper and auto-update

Flow Navigator->PROGRAM AND DEBUG->Generate Bitstream。
Open Block Design，File->Export...->Export Block Design...
启动 Arty Z7 开发板，设置网络连接，等待 LD0 ~ LD5 闪烁后 LD0 ~ LD3 亮起，LD8、LD9 闪烁，打开浏览器访问 pynq:9090，输入密码登录，打开 Jupyter Notebook 界面，上传位于 pynq_hls_adder 文件夹下的 pynq_hls_adder.tcl 和 pynq_hls_adder\pynq_hls_adder.runs\impl_1 下的 pynq_hls_adder_wrapper.bit 重命名为 pynq_hls_adder.bit 以及 pynq_hls_adder\pynq_hls_adder.gen\sources_1\bd\pynq_hls_adder\hw_handoff 下的 pynq_hls_adder.hwh。或者也可以在文件资源管理器中输入 \\pynq，登录

即可访问 pynq。注意：如果直接在文件资源管理器中创建文件夹可能会失败，提示目标文件夹访问被拒绝

这时需要在 Jupyter Notebook 新建一个 Terminal 通过命令行来新建目录。

新建一个 Jupyter Notebook，运行

from pynq import Overlay
overlay = Overlay('/home/xilinx/pynq/overlays/adder/pynq_adder.bit')

注意：如果之前没有同时拷贝 HWH 文件会报错：

/usr/local/lib/python3.6/dist-packages/pynq/pl_server/device.py:641: UserWarning: Users will not get PARAMETERS / REGISTERS information through TCL files. HWH file is recommended.warnings.warn(message, UserWarning)

接下来参考文档中的代码执行即可。

overlay?
add_ip = overlay.scalar_add
add_ip?
add_ip.register_map
add_ip.register_map.a = 3
add_ip.register_map.b = 4
add_ip.register_map.c
add_ip.write(0x10, 4)
add_ip.write(0x18, 5)
add_ip.read(0x20)

创建驱动：
```
from pynq import DefaultIPclass AddDriver(DefaultIP):def __init__(self, description):super().__init__(description=description)bindto = ['xilinx.com:hls:hls_adder:1.0']def add(self, a, b):self.write(0x10, a)self.write(0x18, b)return self.read(0x20)
```
这一步 Overlay Tutorial 没有解释清楚 binto 后面的内容，bindto 的解释在 Python Overlay API — Python productivity for Zynq (Pynq)https://pynq.readthedocs.io/en/v2.6.1/overlay_design_methodology/python_overlay_api.html#creating-ip-drivers打开 Vivado 之前创建的项目 pynq_hls_adder，Flow Navigator->PROJECT MANAGER->IP Catalog 窗口中 Interfaces 选项卡，右键 User Repository->Properties... (Ctrl+E)，在 Repository Properties 中底部选择 IPs 选项卡，点击 Hls_adder，右侧 Details 显示 VLNV: xilinx.com:hls:hls_adder:1.0，这与 Tutorial 中默认的不同。

如果没有改 bindto，会导致运行 AddDriver 并重载 overlay 后 overlay 中 IP Blocks scalar_add 仍然是 pynq.overlay.DefaultIP 而不是 __main__.AddDriver，之后的 overlay.scalar_add.add(15,20) 也会报错 AttributeError: ‘DefaultIP’ object has no attribute ‘add’ （参见 Overlay Tutorial AddDriver doesn't work - Support - PYNQ）。接下来执行
```
overlay = Overlay('/home/xilinx/pynq/overlays/adder/pynq_adder.bit')
overlay?
overlay.scalar_add.add(15,20)
```
即可。

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