在之前本公眾號(hào)寫過兩篇關(guān)于工具更新對(duì)仿真調(diào)試提高效率的文章，《【干貨】推薦一款FPGA仿真調(diào)試?guó)B槍換炮的工具！》以及《NCVerilog+SimVision+Vivado仿真環(huán)境搭建》，詳細(xì)描述了Linux環(huán)境下仿真環(huán)境搭建可以縮短五倍以上的仿真時(shí)間。本文仍是實(shí)驗(yàn)室學(xué)生張仲禹所寫，介紹了自己開發(fā)的小工具Vivado Batch Mode Tool，通過使用它可以很簡(jiǎn)單的做到從GUI過渡到命令行使用，希望大家都能用上更好更快的工具，在緊張的工作時(shí)間里創(chuàng)造更多的價(jià)值！

手點(diǎn)Vivado GUI也太低效了，關(guān)注“Z胖實(shí)驗(yàn)室”公眾號(hào)，公眾號(hào)內(nèi)回復(fù) Vivado腳本 獲得鏈接，也可在頭條給我留言告知我郵箱。

Vivado Batch Mode就如其字面意思，就是Vivado的批處理模式，用另一種說法也就是使用shell的非GUI(圖形界面)交互模式。但是要注意，非GUI模式還有一種tcl Mode，也就是使用tcl命令的交互模式，這不等同于我們這里所說的Batch mode。或者你可以更簡(jiǎn)單的把它理解為通過命令行與Vivado進(jìn)行交互。

在Batch mode下Vivado使用起來更加快速，操作更加明確簡(jiǎn)潔，可以大大的提高工作效率，提高生產(chǎn)力。

為此，為了實(shí)驗(yàn)室同學(xué)們能更加方便的使用Vivado Batch mode，我寫了這個(gè)小工具Vivado Batch Mode Tool，通過使用它就可以很簡(jiǎn)單的做到從GUI過渡到命令行使用，希望大家都能用上更好更快的工具，在緊張的工作時(shí)間里創(chuàng)造更多的價(jià)值！

需要一提的是，本工具僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的腳本，使用Shell和tcl進(jìn)行實(shí)現(xiàn)(十分簡(jiǎn)陋且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單)，主要用于實(shí)現(xiàn)我們?nèi)粘ｉ_發(fā)的基礎(chǔ)功能，這里作為拋磚引玉的作用，希望大家有更好的想法也可以動(dòng)手去實(shí)現(xiàn)，推薦大家學(xué)習(xí)使用Python進(jìn)行腳本編寫，這樣更有助于編寫更加強(qiáng)大的腳本。

為什么要使用Batch Mode？

這里從兩個(gè)方面分別進(jìn)行說明，為什么要使用Vivado的Batch mode。

1、流程操作效率

我所謂的流程操作效率，是指在使用Vivado時(shí)，通過鍵盤輸入、鼠標(biāo)點(diǎn)擊以及進(jìn)行等待等實(shí)際外部操作的效率。例如我需要打開一個(gè)Vivado工程，并進(jìn)行Synthesis，那么在GUI下是這樣的流程操作：點(diǎn)擊打開Vivado GUI并等待----用Vivado點(diǎn)擊打開對(duì)應(yīng)的.xpr文件并等待----點(diǎn)擊run Synthesis并點(diǎn)擊確認(rèn)----等待----Synthesis完成。

而如果使用Batch mode，那么只需要在Terminal輸入以下命令：

Vivado -mode batch -source syn.tcl XXX.xpr

其中syn.tcl是一個(gè)提前寫好了tcl命令用于指示Vivado進(jìn)行Synthesis操作的tcl文件，這也僅需要幾行簡(jiǎn)單的代碼即可。

從這里已經(jīng)可以看出，在有一個(gè)提前準(zhǔn)備好的腳本的情況下，通過腳本指揮，自動(dòng)的去下達(dá)命令，可以極大地減少流程操作，可能只需要輸入幾個(gè)字母再按一下回車，就可以執(zhí)行一套較為復(fù)雜的操作。

上面舉例中的進(jìn)行Synthesis還算是一個(gè)較為簡(jiǎn)單的操作，很明顯在越復(fù)雜的操作中，使用Batch mode越能帶來更高的流程操作效率提升。

一種簡(jiǎn)單的理解方式是，你提前將需要做的事情都告訴了電腦，然后你就玩去了，電腦按照你提供給他的事務(wù)列表逐個(gè)逐個(gè)自己去進(jìn)行，這期間不會(huì)再來煩你。

更為生動(dòng)的GUI和Batch mode在流程操作上的對(duì)比就像這樣：

GUI模式：

第一天

媽媽：你快回屋里去。 我：好的。

媽媽：坐下來。 我：好的。

媽媽：快寫作業(yè)。 我：好的。

我：我能玩電腦嗎？ 媽媽：不行。

第二天、第三天……

相同的對(duì)話每天重復(fù)。

Batch 模式：

第一天

媽媽：你快回屋里去寫作業(yè)，不準(zhǔn)玩電腦。

我：好的。

第二天、第三天……

媽媽：我之前說的你忘了？快去。

我：好的。

原本每天重復(fù)的長(zhǎng)對(duì)話后面都只能用一句就代替了。

經(jīng)過上面的對(duì)比，相信你已經(jīng)對(duì)Batch mode在流程操作效率上的提升有了明確的認(rèn)識(shí)，那么接下來再說說另一方面。

2、運(yùn)行效率

運(yùn)行效率指的就是Vivado在執(zhí)行具體操作的時(shí)候其自身運(yùn)行計(jì)算的效率、速度。這里我并沒有深究讓運(yùn)行效率提升的具體原因，個(gè)人猜測(cè)一部分原因是因?yàn)椴皇褂肎UI而釋放了很多原先被GUI占用的資源，可能還有跟GUI占用的系統(tǒng)中斷更多有關(guān)吧(把這一條歸到前一條也沒問題)，有興趣的同學(xué)可以去具體研究一下，我這里只說對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。

我用一臺(tái)CPU為i7-8700,16G DDR4 2666MHz 內(nèi)存的PC，分別使用GUI和Batch mode對(duì)同一個(gè)Vivado工程從Synthesis跑到Write Bitstream這樣一個(gè)完整的過程。

GUI花了45分鐘時(shí)間，Batch mode花了18分鐘。

GUI：“我起了，被秒了，有什么好說的。”

Batch mode在運(yùn)行效率上的優(yōu)勢(shì)太明顯，不需要再說更多了吧。

綜合以上兩點(diǎn)，使用Batch mode既能提高流程操作效率，解放自己的雙手，還可以大幅提高運(yùn)行效率，縮短運(yùn)行等待時(shí)間，直接有效的提高使用Vivado的整體效率，使開發(fā)速度大大加快。這些，就是我推薦使用Batch mode的原因。

要使用Batch Mode的一些不便

正如前面提到的syn.tcl文件，要指揮Vivado執(zhí)行任何操作，都需要用tcl語(yǔ)言來下達(dá)命令，也就是說你還需要會(huì)用tcl語(yǔ)言把要做的事情告訴Vivado才行，這就增加了難度。

TCL語(yǔ)言全稱是Tool Command Language，一般簡(jiǎn)寫成tcl(讀音同tickle)，它是許多的EDA工具都使用的一種語(yǔ)言，既有tcl原生的語(yǔ)法，也有各家EDA自己定義的語(yǔ)法，Vivado的tcl語(yǔ)法可以參照Xilinx UG835文檔，很全面的手冊(cè)。或者你也可以參照著平常使用Vivado工程時(shí)出現(xiàn)的vivado.jou這個(gè)文件，它里面記錄了你這一次從打開到關(guān)上Vivado整個(gè)過程中按順序每一步使用的tcl命令，我個(gè)人更偏向于用后者作為主要材料學(xué)習(xí)，然后隨時(shí)翻看UG835文檔作為補(bǔ)充講解。

另外，除了需要tcl語(yǔ)言來寫具體的命令，還需要一個(gè)框架來進(jìn)行流程控制，就好像你知道Synthesis的命令是什么，也知道Implement的命令是什么樣，但是你還需要什么時(shí)候用什么命令，用完之后再做什么，什么時(shí)候停止......等等這些都要考慮在內(nèi)。這個(gè)框架根據(jù)需求可以很簡(jiǎn)單也可以很復(fù)雜，同時(shí)它也需要再使用另一種語(yǔ)言來搭建，常見的有Shell、Perl以及Python。這些就又為寫一個(gè)腳本增加了難度。

因?yàn)檫@些原因，許多人對(duì)Batch mode望而卻步，畢竟都是從Windows過來的人，不看圖形界面就發(fā)慌，關(guān)GUI是不可能關(guān)的，這輩子都不可能關(guān)的，寫腳本又不會(huì)，就只有點(diǎn)來點(diǎn)去才能勉強(qiáng)應(yīng)付的了生活這樣子。

但是，不用擔(dān)心！

我給你都準(zhǔn)備好了，我把一切都放在那里了，One Piece是......(不好意思串場(chǎng)了)這是一個(gè)一個(gè)簡(jiǎn)陋但是又能實(shí)現(xiàn)基本功能的腳本，暫且叫它Vivado Batch Mode Tool吧，我盡可能讓它的在Terminal中能顯示出一個(gè)類似GUI的操作界面。可能你用了之后會(huì)覺得“Batch mode比GUI好多了！里面各個(gè)東西都實(shí)用，界面又簡(jiǎn)潔，我超喜歡Batch Mode的！”

Vivado Batch Mode Tool

介紹與使用方法

1、Vivado Batch Mode Tool功能介紹

本工具的初衷是能為本人所在實(shí)驗(yàn)室的各位同學(xué)們提供一個(gè)方便的途徑去接觸使用Vivado Batch mode，因此需要方便的與Vivado工程配合使用，于是便設(shè)計(jì)成了類似外置助手工具這樣的框架。

Vivado Batch Mode Tool可以使用戶方便的使用Vivado的Batch mode，僅需要輸入提供的選項(xiàng)就可以做到基礎(chǔ)的Synthesis、Implement、Write Bitstream以及Program Device這些操作，相當(dāng)于為用戶準(zhǔn)備了一個(gè)不同于GUI的操作界面，可以較好的服務(wù)于習(xí)慣GUI的用戶。本工具僅能實(shí)現(xiàn)一些基礎(chǔ)必要的功能，一些更為復(fù)雜的特別是需要用戶自己定義的(例如Debug Core)仍然需要通過GUI完成，在工具中也提供了進(jìn)入GUI的選項(xiàng)。

2、Vivado Batch Mode Tool文件總覽

Vivado Batch Mode Tool我將其放入一個(gè)文件夾內(nèi)，如下圖。

其中包含了這樣的一個(gè)文件夾和兩個(gè)文件，如下圖。這其中Vivado_init.tcl的作用我已經(jīng)寫在它的注釋里了，不希望每一次打開vivado都產(chǎn)生兩個(gè)備份的.log和.jou的同學(xué)可以看一看它。

在tcl_dir內(nèi)有7個(gè).tcl文件,如下圖。

這些就是這個(gè)腳本的全貌。

3、Vivado Batch Mode Tool使用介紹

1)將Vivado_bat_mod_tool文件夾放置在與你的Vivado工程的.xpr同一級(jí)目錄下，如下圖。

2)修改文件夾內(nèi)的Vivado_batch_mode_tool這個(gè)文件的權(quán)限為允許作為可執(zhí)行文件，可以使用chmod命令，也可以右鍵----Properties----Permission----下方勾選Allow executing file as program。

3)在Vivado_bat_mod_tool文件夾這一級(jí)使用Terminal，運(yùn)行Vivado_batch_mode_tool：

./Vivado_batch_mode_tool

4)如果文件夾放置正確，則會(huì)檢測(cè)到Vivado工程，顯示如下的界面：

如果文件夾放置不正確，則會(huì)報(bào)錯(cuò)，如下圖：

5)下面介紹各個(gè)選項(xiàng)的使用，請(qǐng)根據(jù)需要，輸入相應(yīng)的選項(xiàng)并回車即可。

syn：僅執(zhí)行Synthesis操作，執(zhí)行完會(huì)詢問是否需要打開 Synthesis Design的GUI界面，請(qǐng)輸入y/n來決定是否打開。這里是為了當(dāng)一些工程需要添加debug core的時(shí)候，可以在綜合完成后，進(jìn)入GUI去set Debug，設(shè)置完成后再手動(dòng)關(guān)閉GUI即可。

imp：僅執(zhí)行Implement操作，執(zhí)行完會(huì)詢問是否需要打開 Implemention Design的GUI界面，請(qǐng)輸入y/n來決定是否打開。這里是為了有時(shí)需要在實(shí)現(xiàn)完成后檢查布線圖。

bit：僅執(zhí)行Write Bitstream操作，會(huì)將生成的.bit文件和.ltx文件(如果有的話)放置在Vivado_bat_mod_tool文件夾中的bitstream文件夾內(nèi)。

syn_imp：連續(xù)執(zhí)行Synthesis和Implement，執(zhí)行完會(huì)詢問是否需要打開 Implemention Design的GUI界面，請(qǐng)輸入y/n來決定是否打開。

all：連續(xù)執(zhí)行Synthesis、Implement和Write Bitstream。

prog：將bitstream內(nèi)的[current_project].bit下載入FPGA。如果沒有發(fā)現(xiàn)匹配的Device則會(huì)報(bào)錯(cuò)。注意，目前此腳本還僅能下載.bit文件，如果有.ltx文件請(qǐng)進(jìn)入GUI去下載，畢竟抓信號(hào)有時(shí)候還是需要用GUI觀察。

gui:使用GUI打開這個(gè)Vivado工程。

exit：退出腳本。

6)每一次執(zhí)行完之后只需要按回車就可以返回主界面，不要反復(fù)開關(guān)腳本。

使用實(shí)例

接下來，我將通過講解一次完整的從Synthesis到Program Device的操作來為大家提供一個(gè)使用這個(gè)腳本的實(shí)例。

1)如前文描述一樣放置正確路徑并打開腳本，得到下圖：

2)單獨(dú)執(zhí)行Synthesis(當(dāng)然也可以一步到位執(zhí)行all)，輸入syn并回車得到下圖。

然后Vivado就會(huì)開始對(duì)你當(dāng)前的工程進(jìn)行Synthesis，完成之后會(huì)有詢問是否要打開Synthesis Design，如下圖。

不需要就輸入n然后回車，如下圖。

需要打開Synthesis Design則輸入y并回車，然后就會(huì)打開Synthesis Design的GUI。

下圖是打開的Synthesis Design GUI界面。

之后關(guān)掉GUI時(shí)也會(huì)顯示

只需要按回車就可以返回主界面。

3)直接執(zhí)行all，從Synthesis跑到Write Bitstream，輸入all并回車，如下圖。

然后Vivado就會(huì)開始自動(dòng)的先執(zhí)行Synthesis，再執(zhí)行Implemention，最后執(zhí)行Write Bitstream。完成后會(huì)有如下圖的提示。

同時(shí)bitstream文件夾下會(huì)出現(xiàn).bit文件，有debug core時(shí)還會(huì)出現(xiàn).ltx文件。

4)最后我要進(jìn)行Program Device操作

此時(shí)我的PC上沒有連接任何FPGA板，如果此時(shí)執(zhí)行prog，則會(huì)出現(xiàn)下圖的報(bào)錯(cuò)。

我現(xiàn)在就去拿塊板子插上。

好的板子插上了，我們現(xiàn)在再來prog一下。

Program完成后會(huì)有提示，如下圖。

并且此時(shí)開發(fā)板上是這樣的

沒錯(cuò)它就是個(gè)流水燈。

全程完成，操作少，速度快，易掌握。

只需要執(zhí)行all和prog就能完成這一系列的操作。

寫在最后

希望看完了以上內(nèi)容的你能夠掌握這種Vivado的Batch mode用法，并能夠去開發(fā)自己的腳本工具。

希望本工具能夠起到拋磚引玉的作用，帶給以前沒有接觸過使用腳本進(jìn)行開發(fā)的同學(xué)們一個(gè)新的體驗(yàn)，然后打開一個(gè)新的大門，提高更多的能力。

目前這個(gè)Vivado Batch Mode Tool V1.0也是我關(guān)于Vivado Batch mode的第一個(gè)腳本，比較簡(jiǎn)陋的shell腳本，也希望后面我也加強(qiáng)學(xué)習(xí)，等到V2.0的時(shí)候給大家?guī)砀δ軓?qiáng)大的Python版本的腳本。

全文完。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的vivado 仿真_提高Vivado效率一种自研工具介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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