简洁完整的文档见DE4-530的OpenCL开发环境搭建（最终版）

背景介绍

传统的硬件开发，需要经过“算法设计->硬件方案设计->代码实现->功能仿真->下板调试”这些步骤，花费的时间会非常长。通过OpenCL在FPGA上开发，可以实现同样的功能，但是少了硬件方案及实现过程（这是最耗时的阶段），可以大大降低硬件开发周期。

如今的主流FPGA厂商只有Altera在大力支持OpenCL，Xilinx只是通过C2H工具将C语言转换成硬件语言，其他厂商还无任何消息。Altera提供的可用于OpenCL开发的FPGA开发板为DE4-530，Altera在今年5月才发行了openCL_13.0_release，作为其正式商用版。

直接用FPGA进行程序开发和调试的话，时间会非常漫长（主要是编译过程）。所以开发流程确定为：

1.通过显卡开发调试程序，确保程序正确性；

1.将正确的程序编译下载到FPGA上运行，并分析其性能。

环境要求

接下来就是搭建OpenCL的开发环境。由于最终是以DE4-530开发板为对象，所以确定软件环境时以DE4-530的要求为基准。

Altera公司提供了一个针对DE4-530进行OpenCL开发的说明文档（Altera SDK for OpenCL Getting Started.pdf），里面介绍了硬件及环境要求。

1.the Altera SDK for OpenCL version 13.0支持的OpenCL version 1.0；（如今OPenCL已经发展到了1.2）

2.电脑硬件：

操作系统为Microsoft 64-bit Windows 7 或 Red Hat Enterprise 64-bit Linux（RHEL）5.6；（CPU需支持64位操作系统）

有eight-lane PCI Express port（PCIe x8）或sixteen-lane PCI Express port（PCIe x16）；（考虑到还有显卡，故主板需多个PCIe x8，PCIe x16接口）

只支持单个FPGA开发板；（Only one FPGA accelerator board may be installed in the host machine）

3.软件环境：

FPGA设计软件——the Quartus II software version 13.0；（以前版本不支持OpenCL编程[.aocx]）

设备支持——为Stratix V设备安装支持软件；

USB-Blaster驱动——通过USB接口下载hardware kernel program到FPGA的flash memory；

PCIe驱动——主机和设备通过PCIe接口进行通信；

C编译开发环境——Windows系统采用Microsoft Visual Studio version 2010 Professional，Linux系统采用C编译器；

硬件环境

按照上述环境要求，重新配置一台PC（如果是工作站最好），配置如下：

CPU——酷睿i7 3770K（支持64位系统）

显卡——华硕7870-DC2-2GD5铜管直触双风扇（支持OpenCL 1.2）

主板——华硕P8Z77-V PRO（3个PCIe x16插槽）

机箱——游戏悍将刀锋1标准版（可以安装40cm的大显卡，故能容纳DE4开发板）

内存——金士顿 DDR3 1600 8G(KVR16N11/8)   *3（可提供足够的运行内存）

考虑到操作的方便性，操作系统采用Windows7 SP1。

Visual Studio安装

该软件是OpenCL开发的平台，故不论是GPU开发还是FPGA开发，都需要安装该软件。机箱DE4文档中要求版本为Microsoft Visual Studio version 2010 Professional，故先到官网下载页面下载对应版本并安装；

破解：百度上很多方法，我采用的是百度文库“Visual Studio 2010下载 + 附破解方法”里的第一种方法，直接输入注册码。

VAssistX安装

该软件是Visual Studio的自动补全插件，当然也可以不安装。自己去百度，下载安装并破解。

AMD显卡驱动安装

显卡驱动是显卡和SDK应用之间的桥梁，故显卡驱动也需支持OpeCL开发。

在AMD的OpenCL系统要求页面内，可以看到是可以支持Microsoft 64-bit Windows 7 的，与DE4-530可以共用一个操作系统，这就解决了操作系统的问题。

在页面底部，有这样一段信息：

显示了AMD公司已经发行的SDK与显卡催化剂版本。其显卡催化剂一般都内置有SDK，只是版本比较老而已。

显卡驱动安装有2种方法：

1.通过下载最新的“Download AMD Catalyst Drivers”来安装，该方法可以选择安装所有的AMD驱动，这样可以省去单独安装SDK（这样可以省去下步的SDK安装，直接检测SDK是否安装成功）；该方法有个很不好的缺点就是：安装的时候不容易成功，会很麻烦；

2.直接通过“驱动精灵”把显卡驱动更新为最新版本，该方法只安装显卡驱动，不会安装其他软件，比如声频驱动，SDK之类的。

首先介绍第1种方法，我试了很多次都失败了，所以并不推荐该方法，我先介绍我的安装过程及错误。

点击“Download AMD Catalyst Drivers”进入显卡驱动下载页面，选择自己PC的显卡和操作系统，进入对应的AMD HD7900显卡驱动页面，里面有稳定版，测试版，文档；并描述了其详细信息

从中我们可以看出其内部组件是支持OpenCL开发的，具体的版本这些暂时还没搞懂。

在安装该驱动之前，PC已经安有普通驱动，以下是该驱动的软件信息

从这个页面来看，我并不清楚该驱动是否支持OpenCL开发，我的想法是既然没有写明，那么应该就是不支持（安装后也是这个界面，所以说这里是看不出是否安装OpenCL的），毕竟现在OpenCL开发是一个重要的概念。

那么接下来我们就安装新驱动，安装过程会让选择组件

从这里可以看到，有“AMD APP SDK Runtime”这个OpenCL开发必须的支持组件：可勾选的表示电脑现在没有该软件或不是最新版本，可以选择安装；而为勾且不可选择的选项表示已经是最新版，无需安装。这样选择之后安装。

我就是在这里安装的时候，系统提示说有些组件没有安装成功，所以我又重启安装一次，但是安装的时候一直卡在“分析”阶段。我这样进行了很多次，最后在网上查找原因，发现时这个问题经常出现，解决方法是通过AMD的专用卸载软件把AMD的软件全部卸载完毕再进行安装。

在AMD Catalyst Un-install Utility下载页面下载后，点击运行，此处需要注意的是它会把电脑上的所有AMD软件都卸载掉。卸载后再用上述方法安装，还是出错，最后只有再次完全卸载，然后用装机时自带的光盘进行安装。

接下来介绍第2种方法，下载驱动精灵，然后升级显卡驱动即可，该方法只会升级显卡驱动，所以需要单独下载安装SDK，过程很简单，所以就不叙述了。（其实与第1种方法差不多一样的，只是少些步骤而已）

AMD APP SDK安装

我选择了第2种方法安装AMD显卡驱动，所以需要单独安装SDK。（其实已经安装了SDK，这步只是给那些没有安装SDK的朋友看看步骤）

首先下载AMD-APP-SDK-v2.8-Windows-64.exe，下载之后运行安装。（其他的硬件及操作系统环境下载则在SDK下载页面选择下载相应的版本）

其安装流程与上面显卡安装时一样的，只是在选择组件的时候不一样。

从中可以看到，只有3个可选项，其余的都是已经成功安装的，点击继续安装。

安装完成后，我们来检测是否成功安装，其方法有3：

1.查看安装日志，看看所勾选的3个组件是否成功安装；

2.在cmd命令窗口输入“clinfo”：未安装前，只会CPU的信息；安装成功后，会显示GPU的信息；下图是安装后的GPU信息

3.在设备管理器中查看“显卡驱动程序详细信息”

这是未安装SDK前的详细信息，其中没有OpenCL.dll

这是安装SD后的详细信息，其中已经有了OpenCL.dll 

至此，GPU的OpenCL开发环境已经建立起来了，剩下的工作是通过实例检测我们所建立的该GPU开发环境。
这是AMD的资料：AMD的Heterogeneous Computing（关于异构计算的资料，包括性能分析）

AMD CodeXL安装

AMD公司提供的分析工具室CodeXL，其内置了APP KernelAnalyzer，APP Profiler，CodeAnalyst，gDEBugger四个工具，如果不需要全部这些工具那么也可以单独下载安装。

在AMD的Heterogeneous Computing页面选择CodeXL，进入CodeXL下载页面，选择window版本下载安装即可。

安装后CodeXL后，会以两种方式出现：一是单独的软件方式出现，二是以Visual Studio的插件形式出现。

Quartus II 12.0 SP2安装

DE4的OPenCL开发环境花费了太多时间。刚开始是安装了Quartus II 13.0，结果发现这是商业发布版，不支持DE4开发板；后面听说要12.1 SP1才行，SDK要0.9版本，于是从内部渠道拿到0.9的SDK，重新下载12.1 SP1安装，结果还是不行。

通过Altera的OpenCL资料，在cmd命令行里输入aclkc --list-boards，就能找到该SDK支持的开发板，一共应该是6个。可只发现了2个，而且这2个还是之前安装Quartus II 13.0时安装的。最后找到Altera的OpenCL工程师咨询，给我们的建议是完全按照getting_started文件里的步骤来。

由于我们也找不到其他原因，所以就只有试试这个方法。

之前我们的安装步骤是：AMD显卡驱动 -> Visual Studio2010 -> AMD SDK -> CodeXL，这是针对GPU的开发环境，当时的要求是先在GPU上跑通，再做FPGA。跑通之后，其他软件的安装顺序是Quartus II 12.1 SP1 -> USB-Blaster -> PCIe driver -> acl（只需解压）。

再看看Altera文档上的顺序是：Quartus II 12.0 SP2 -> acl -> PCIe driver -> Visual Studio。这个是针对DE4的开发环境的建立顺序。所以打算把相关的软件都先卸载，然后再按顺序安装。

所以，我卸载了所有Quartus软件（12.1和13.0），Visual Studio，PCIe driver，CodeXL（作为VS的插件，故也需重新安装方可），acl（USB-Blaster和AMD SDK是没有卸载的）。

接下来的安装顺序是：Quartus II 12.0 SP2（重新下载的） -> acl -> PCIe driver -> Visual Studio -> CodeXL。

安装之后，再次在cmd里输入aclkc --list-boards，可以看到闪过一列信息，由于闪过之后马上消失，所有截屏了很多次才成功，就是下图

接下来就是运行Altera给的实例，先开FPGA的电，然后再开机。

下载sof到FPGA（怎么弄还不知道），接下来是在Visual Studio里编译程序，生成exe文件，运行该文件。可以看到成功执行。

我把DE4的电源断掉，继续运行exe文件，发现还是成功运行，感觉挺怪异的，排查之后发现是PCIe接口再给DE4供电。直接把DE4拔掉之后，运行则发生错误，而且此时进行调试也是不成功的，这个说明调试也是在对应的设备上进行的，而不是在CPU上。

现在的问题是如何生存sof文件？

Quartus II 13.0安装

在Altera下载中心下载软件，按照其提示信息，将所需要的文件下载到同一个文件夹中，运行QuartusSetup.exe安装，然后嵌入License（需要支持OpenCL）。

这是我下载的软件列表

安装成功后，我把我的License嵌入到软件中。下图是该License的授权范围，可以看出是支持OpenCL的。

我所选择的这些软件安装空间需要20G左右。

后续安装参照面向OpenCL的Altera SDK开始设计指南。

Altera SDK安装

在Altera SDK for OpenCL下载软件，并进行安装，需要已经安装有Quartus II 13.0和Stratix V器件支持。

安装之后进行环境变量的确认及添加，下图是Altera SDK for OpenCL Getting Started.pdf里的环境变量图

首先，确认ALTERAAOCLSDKROOT，QUARTUS_ROOTDIR是否正确

接下来就是PATH变量，因为在用户变量或者系统变量里都只能各自存在一个PATH变量，所以其值是写在一起的，选择用户变量的Path变量，进行编辑，即可看到里面的值

下面2个图是Path变量里的2个值

最后一个变量LM_LICENSE_FILE是没有的，所以需要自己添加，变量值是License的路径

按照参考，环境变量设置完毕后，则可以检查该SDK是否安装成功

方法是：

打开cmd，输入“where aoc”,能够返回aoc.bat的路径则表明安装成功

其实，我还有个小疑问，安装AMD的SDK后，可以通过在cmd里输入clinfo来查看是否有OpenCL设备；而在这里，即使上面的都正确，输入clinfo也不会出现关于Altera的设备信息（是有些东西没有安装完全么，还是本来就不会出现这样一个信息？）

USB-Blaster安装

通过USB-Blaster将一块Altera开发板与电脑相连，在设备管理器中检测到未知的usb设备，手动安装该驱动，驱动路径是：%QUARTUS_ROOTDIR%\drivers\usb-blaster。

PCIe驱动安装

进入如下目录%ALTERAOCLSDKROOT%\windows64\driver，点击其中的install.bat进行安装。

成功安装后，插入DE4-530开发板，再重启电脑（PCIe接口是不支持热插拔的）。按照Altera SDK for OpenCL Getting Started.pdf的说明，此时在设备管理器应该能看到2个新增的设备，如下

我安装后，先关闭电脑，再打开DE4的电源，然后开机，看到的只有最下面那个PCIe的驱动WinDriver，并没有出现上面那个加速器设备Accelerators。还不知道原因