目录

1. 简介

2. 详细分析

2.1 使用场景区别

2.2 ap_continue 行为详解

2.3 ap_ctrl_chain 行为详解

3. 总结

---

1. 简介

块级控制协议允许硬件模块表明：

• 何时可以开始处理数据。
• 何时完成了数据处理。
• 以及何时处于空闲状态，准备接受新的数据输入。

这些信号用于本模块在与其他硬件组件交互时，同步和控制硬件模块的行为。例如，ap_start信号可以触发模块开始执行操作，而ap_done信号则表明操作已经完成，输出数据可以被读取。

区分端口级I/O协议，负责管理数据的实际输入和输出。端口级I/O协议涉及到如何将数据传递给模块的输入端口，以及如何从模块的输出端口获取数据。

块级控制协议是Vitis HLS设计中的一个关键组成部分，它确保了硬件模块能够有效地同步和控制其操作流程。

2. 详细分析

2.1 使用场景区别

ap_ctrl_chain 协议和 ap_ctrl_hs 协议

• 这两种协议用于控制驱动的TLP。
• 它们可以用于顺序执行和流水线执行。
• ap_ctrl_chain 协议与 ap_ctrl_hs 类似，但它增加了一个 ap_continue 信号，允许下游模块控制上游模块的运行或终止。

ap_ctrl_none 协议

对于数据驱动的TLP，必须使用 ap_ctrl_none 协议。

ap_ctrl_none 没有握手信号 ap_start、ap_idle、ap_ready 和 ap_done。这允许硬件模块完全由数据可用性来驱动，而不是由控制信号来驱动。

注：可以观察到 ap_ctrl_none 有 ap_start、ap_idle、ap_ready 和 ap_done 等信号，但会被设为高电平并且会被优化掉。

2.2 ap_continue 行为详解

使用示例说明，ap_continue 信号的行为：

• 内核的第 1 项传输事务完成后，第 2 项传输事务立即启动，因为 ap_continue 为高电平状态，且 ap_done 为高电平状态。
• 内核的第 2 项传输事务结束后将停止，直至 ap_continue 断言为高电平有效为止。

图片引用自《UG1399》

2.3 ap_ctrl_chain 行为详解

时序图会在复位后显示以下行为：

1. ap_start 变高电平，模块激活。

2. ap_idle 立即变为低电平，退出空闲状态。

3. ap_start 信号必须保持处于高电平状态，直至下游模块 ap_ready 信号传递高电平状态。当 ap_ready 达到高电平状态后：

• 如果 ap_start 保持高电平，设计将启动下一项传输事务。
• 如果 ap_start 变为低电平，设计将完成当前传输事务，然后停止操作。

4. 本模块可读取输入端口上的数据（来自上游模块）。

5. 本模块可将数据写入输出端口（传递至下游模块）。
注释：输入和输出端口还可指定独立于控制协议的端口级 I/O 协议。

6. 当模块完成操作后，ap_done 输出会变为高电平状态。
注释：如果存在 ap_return 端口，那么当 ap_done 处于高电平状态时，此端口上的数据将变为有效。因此，ap_done 信号还用于指示 ap_return 输出上的数据有效。

7. ap_continue 反压信号解释：

• 如果 ap_continue 为高电平，且 ap_done 也为高电平，那么内核将继续操作。
• 如果下游块无法接收新数据输入，则下游模块控制 ap_continue 保持低电平，控制 ap_done 信号保持高电平状，直到下游模块处理完毕，控制 ap_continue 变为高电平状态后继续执行。

8. ap_ready 信号解释：

• 下游块的 ap_ready 信号可直接驱动 ap_continue 信号。
• ap_ready 信号处于不活动状态，直至设计开始操作为止。
• 在非流水打拍设计中，ap_ready 信号与 ap_done 同时断言有效。
• 在流水打拍设计中，当 ap_start 采样结果为高电平后，ap_ready 信号可能在任意周期变为高电平状态。这取决于设计的流水打拍方式。
• 如果 ap_start 信号为低电平状态，而 ap_ready 为高电平状态，那么设计将持续执行操作，直至 ap_done 变为高电平状态后停止操作。
• 如果 ap_start 信号为高电平状态，且 ap_ready 为高电平状态，那么下一项传输事务将立即启动，且设计将继续操作。

9. ap_idle 信号解释：

• 用于指示设计何时处于空闲且不执行操作状态。
• 如果 ap_start 信号为低电平状态，而 ap_ready 为高电平状态，那么设计将停止操作，而 ap_idle 信号将在达成 ap_done 后，再经过 1 个周期后变为高电平状态。
• 如果 ap_start 信号为高电平状态，且 ap_ready 为高电平状态，那么设计将继续操作，且 ap_idle 信号保持处于低电平状态。

3. 总结

当设计硬件模块时，块级控制协议是至关重要的组成部分。这些协议允许模块同步和控制其操作流程，包括何时开始处理数据、何时完成数据处理以及何时处于空闲状态准备接受新的数据输入。其中，ap_ctrl_chain 和 ap_ctrl_hs 协议用于控制驱动的TLP，可以用于顺序执行和流水线执行。而 ap_ctrl_none 协议适用于数据驱动的TLP，它不包含握手信号，完全由数据可用性来驱动模块操作。