Vitis 2020.2でvector additionサンプルをコマンドラインからライブラリとしてビルドできるようにしてデバッグ方法を確認した

vector additionサンプルをコマンドラインからライブラリとしてビルドできるようにしてデバッグ方法を確認した話。

環境

• ubuntu:20.04
• vitis:2020.2
• yocto:zeus(https://github.com/akira-nishiyama/petalinux-ros2-manifests feature-v2020.2ブランチ)
• board:ultra96v2(https://github.com/akira-nishiyama/ultra96v2_4z.git feature-v2020.2ブランチ)

ビルド方法

githubにvadd_lib_sampleリポジトリを用意するので、 xsaとboot componentを用意してsdカードのパスを確認して以下の通り実行すればok。なお、サンプルはVitis-Tutorialsを参考にさせてもらっている。

git clone https://github.com/akira-nishiyama/vitis_library_compilation_sample.git
cd vitis_library_compilation_sample

platform設定は用意したxsaとboot componentに合わせて修正が必要。 guiでプラットフォーム作るときと同じようにパスを指定すれば良い。

• platform/platform.tcl

platform create -name {ultra96v2_platform}\
-hw {/home/akira/work/ultra96v2/xsa_dir/ultra96v2_4z/ultra96v2_4z.xsa}\
-proc {psu_cortexa53} -os {linux} -arch {64-bit} -no-boot-bsp -fsbl-target {psu_cortexa53_0} -out {.}

platform write
platform active {ultra96v2_platform}
domain config -bif {/home/akira/work/ultra96v2/vitis_args/linux.bif}
platform write
domain config -boot {/home/akira/work/ultra96v2/boot}
platform write
domain config -image {/home/akira/work/ultra96v2/boot}
platform write
domain config -rootfs {/home/akira/work/ultra96v2/petalinux/build/tmp/deploy/images/ultra96v2-zynqmp/petalinux-image-minimal-ultra96v2ros2-ultra96v2-zynqmp.ext4}
platform write
domain config -sysroot {/home/akira/work/ultra96v2/sdk/sysroots/aarch64-xilinx-linux}
platform write
domain config -qemu-data {/home/akira/work/ultra96v2/vitis_args}
platform write
domain config -qemu-data {/home/akira/work/ultra96v2/boot}
platform write
domain config -qemu-args {/home/akira/work/ultra96v2/vitis_args/qemu_args.txt}
platform write
domain config -pmuqemu-args {/opt/Xilinx/Vitis/2020.2/data/emulation/platforms/zynqmp/sw/a53_linux/qemu/pmu_args.txt}
platform write
domain config -pmuqemu-args {/home/akira/work/ultra96v2/vitis_args/pmu_args.txt}
platform write
domain config -qemu-data {/home/akira/work/ultra96v2/petalinux/build/tmp/deploy/images/ultra96v2-zynqmp}
platform write
platform generate

<sd-device>,<sd-device-root>は環境に合わせて指定すること。

source <vitis-installation-path>/settings.sh
source <sdk-installation-path>/environment-setup-aarch64-xilinx-linux
export PATH_TO_SD=<path-to-sd>
mkdir build
cd build
cmake .. -DBUILD_TARGET=hw
sudo dd if=hw_link/package_hw/sd_card.img of=<sd-device>
mkdir rootfs
sudo mount <sd-device-root> rootfs
sudo cp host/test_vecadd rootfs/home/root
sudo cp hw_link/binary_container_2_hw.xclbin rootfs/home/root
sudo cp host/libvecadd.so rootfs/usr/lib

sdをultra96v2に挿して起動後、次のコマンドを実行するとTEST PASSEDの文字が確認できる。

# ./vecadd_test binary_container_2_hw.xclbin 
Loading: 'binary_container_2_hw.xclbin'
TEST PASSED

また、BUILD_TARGETをsw_emu,hw_emuとするとbuild配下のhw_link/package_sw_emuやhw_link/package_hw_emuにエミュレーション用のファイル出来上がるので、それぞれのフォルダでterminalを２つ用意し、次の通り実行するとデバッグ可能。(https://japan.xilinx.com/html_docs/xilinx2020_1/vitis_doc/debugappproj.html#rme1587072841352)

なお、実行に際してはxrt.iniを自分で用意する必要がある。(https://www.xilinx.com/html_docs/xilinx2020_2/vitis_doc/obl1532064985142.html)

[Debug] 
profile=true
timeline_trace=true
trace_buffer_size=1M

ライブラリのパスをどうやって解決しているのかはよくわからない。

sw_emu

build/package_sw_emuに移動して次のコマンドを実行する。

• terminal1

./launch_sw_emu.sh -pid-file emulation.pid -no-reboot -forward-port 1440 1534

ログインプロンプトが表示されたら次のコマンドを実行する。 デバッグしないなら/mnt/sd-mmcblk0p1においてあるテストプログラムを実行すれば結果が得られる。 ただし、export XCL_EMULATION_MODE=sw_emuの実行(xrt.iniに書いても可かも)と、libvecadd.soを/usr/libにコピーする必要がある。

• terminal2

vitis -debug -flow embedded_accel -target sw_emu -exe ../../host/vecadd_test -program-args binary_container_2_sw_emu.xclbin -kernels vadd

実行後、vitisが立ち上がるので、vaddにブレークポイントを設定する。

 

メニューからFile->Open fileしてline break pointを指定しても良い。

 

実行するとbreak pointにひっかかる。

 

無事に終了。

 

profileデータなどはbuild/package_sw_emu/reportに保存されるのでvitis_analyzerで開けば確認できる。

vitis_analyzer reports

hw_emu

build/package_hw_emuに移動して次のコマンドを実行する。 -sim-guiは波形でバッグしない場合は不要。

• terminal1

./launch_hw_emu.sh -pid-file emulation.pid -sim-gui -no-reboot -forward-port 1440 1534

ログインプロンプトが表示されたら次のコマンドを実行する。 デバッグしないなら/mnt/sd-mmcblk0p1においてあるテストプログラムを実行すれば結果が得られる。

• terminal2

vitis -debug -flow embedded_accel -target hw_emu -exe ../../host/vecadd_test -program-args binary_container_2_hw_emu.xclbin -kernels vadd

メニューからFile->Open fileしてline break pointを指定できる。 HWカーネルはCソースレベルではブレークできないようだが、 vivado_simと同じ使い方でブレークさせることは可能そう。

 

構成

まず、vitisのembedded accelerationはplatform部と、host部と、hw_kernel部と、hw_link部に分けることができる。

platformは必要なファイルを集めて固定のshell部分を作っている。

host部はクロスコンパイラを使用してxilinxopencl,pthread,rt,stdc++,gmp,xrt_coreとリンクすれば良い。インクルードディレクトリはsdkの環境セットアップすれば解決される。通常のC++などと同じに扱えるのでライブラリはそれで作成可能。 (https://japan.xilinx.com/html_docs/xilinx2020_1/vitis_doc/debugappproj.html#rme1587072841352)

hw_kernel部はv++ -cを動作させて.xoを作成している。

hw_link部ではv++ -lで.xoを必要な個数接続している。また、パッケージ化もついでに行っている。