CN118152234A - 一种fpga架构资源可视化方法及系统 - Google Patents

一种fpga架构资源可视化方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种FPGA架构资源可视化方法及系统，涉及FPGA芯片设计领域，包括：在构建架构可视化文件之后，获取第二加载指令，加载目标资源使用文件，并根据目标资源使用文件构建资源使用结构，对FPGA芯片的资源使用状况进行存储和表示，之后对目标资源使用文件进行解析，得到FPGA芯片各个模块的可视化属性，并根据各个可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中，在可以对芯片所占用的逻辑资源进行显示的同时，减少资源占用，提高了交互体验，且有利于内存管理，便于提高用户设计芯片的效率。

Description

一种FPGA架构资源可视化方法及系统
技术领域
本发明涉及FPGA芯片设计领域，特别是涉及一种FPGA架构资源可视化方法及系统。
背景技术
随着技术的快速发展，芯片设计的规模和复杂性呈指数级增长。传统的可视化工具在性能和效率上难以满足现代芯片设计的需求，尤其是在处理超大规模FPGA设计时，设计师和工程师面临着内存管理不足、交互体验差和数据处理慢的问题，这极大地限制了芯片设计的工作效率。
发明内容
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种FPGA架构资源可视化方法，方法包括如下步骤：
S1：获取第一加载指令，加载用于描述FPGA架构的目标架构文件以及映射硬件资源的资源映射文件；
S2：基于所述目标架构文件和资源映射文件，生成架构可视化文件；
S3：获取第二加载指令，加载目标资源使用文件，目标资源使用文件包含目标架构文件对应的FPGA芯片所使用的逻辑资源；
S4：根据所述目标资源使用文件，构建资源使用结构，其中，所述资源使用结构用于存储和表示FPGA芯片的逻辑资源使用状况；
S5：解析所述目标资源使用文件，得到FPGA芯片逻辑资源中各个模块的可视化属性，并反馈至资源使用结构中；
S5包括以下步骤：
S51：读取所述目标资源使用文件中各个模块的子属性组；
S52：逐个遍历并拆解所述各个模块的子属性组，作为当前模块的子元素信息；
S53：将每个子元素信息的名称的指定位置字符转为整型数字，作为其相对父元素的索引；
S54：读取所述目标资源使用文件的各个字段的属性，并将其转换为string类型数据存入子元素中；
S55：将所述子元素信息反馈至所述资源使用结构中；
S6：根据所述各个模块的可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中。
根据本发明的另一个方面，提供了一种FPGA架构资源可视化系统，所述系统包括：
第一加载模块，用于根据第一加载指令，加载用于描述FPGA架构的目标架构文件以及映射硬件资源的资源映射文件；
第一读取模块，用于根据所述目标架构文件和资源映射文件，生成架构可视化文件；
第二加载模块，用于根据第二加载指令，加载目标资源使用文件，目标资源使用文件包含目标架构文件对应的FPGA芯片所使用的逻辑资源；
第二读取模块，用于读取所述目标资源使用文件；
构建模块，用于根据所述目标资源使用文件，构建资源使用结构；其中，所述资源使用结构用于存储和表示FPGA芯片的逻辑资源使用状况；
解析模块，用于解析所述目标资源使用文件，得到FPGA芯片的各个模块的可视化属性，并将可视化属性反馈至所述资源使用结构中；
显示模块，用于根据所述各个模块的可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中。
本发明至少具有以下有益效果：
一种FPGA架构资源的可视化方法，在构建架构可视化文件之后，获取第二加载指令，加载目标资源使用文件，并根据目标资源使用文件构建资源使用结构，对FPGA芯片的资源使用状况进行存储和表示，之后对资源使用结构进行解析，得到FPGA芯片各个模块的可视化属性，并根据各个可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中，在可以对芯片所占用的逻辑资源进行显示的同时，减少资源占用，提高了交互体验，且有利于内存管理，便于提高用户设计芯片的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种FPGA架构资源可视化方法流程图。
图2为本发明实施例中对逻辑资源进行可视化显示的示意图。
图3为本发明实施例提供的一种FPGA架构资源可视化系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明实施例提供了一种FPGA架构资源可视化方法，包括以下步骤：
S1：获取第一加载指令，加载用于描述FPGA架构的目标架构文件以及映射硬件资源的资源映射文件。
具体的，第一加载指令为对软件中“加载架构信息”的按钮进行选择的指令，选择之后，本领域技术人员根据实际需要对目标架构文件进行确定。第一加载指令可通过鼠标、键盘、触摸屏等人机交互设备进行输入，此处不再赘述。
具体的，资源映射文件用于描述后续各个模块的颜色、大小等信息。
所述S1包括以下步骤：
S11：获取到所述第一加载指令后，定位至第一预设文件夹，其中，所述第一预设文件夹包含待加载的架构文件。
具体的，第一预设文件夹为本领域技术人员自行设置的用于存放架构文件的文件夹，本领域技术人员可根据自身需要对第一预设文件夹的路径自行进行更改，本领域技术人员也可选择其他文件夹。
S12：获取用户输入的第一选择指令，将第一选择指令选择的架构文件作为目标架构文件。
S2：基于所述目标架构文件和资源映射文件，生成架构可视化文件。
所述S2包括以下步骤：
S21：基于目标架构文件和资源映射文件，构建第一二维数组，第一二维数组按顺序记录每一基本构造单元的位置信息和类型信息。
S22：基于第一二维数组中记录的每一基本构造单元的位置信息和类型信息，对每一基本构造单元进行实例化，生成与每一基本构造单元对应的实例，并生成第一矩阵，第一矩阵中包括每一基本构造单元的位置信息、颜色信息、站点信息以及时钟信息。
S23：生成第一矩阵后，释放第一二维数组的资源。
S24：基于第一矩阵，构建第一键值映射字典，第一键值映射字典的键为每一基本构造单元的位置信息，第一键值映射字典的值为与每一基本构造单元相对应的实例。
S25：生成第一键值映射字典后，释放第一矩阵的资源。
S26：根据第一键值映射字典中的信息，生成架构可视化文件。
S3：获取第二加载指令，加载目标资源使用文件。
目标资源使用文件中包含有当前可视化文件对应的芯片所使用的逻辑资源，包括目标架构文件使用的逻辑资源中每一父模块的名称信息、索引信息、每一父模块对应的子元素信息、位置信息以及每一父模块的显示设置信息，还包括每一子元素的显示设置信息。
所述S3包括以下步骤：
S31：获取到所述第二加载指令后，定位至第二预设文件夹，其中，所述第二预设文件夹包含待加载的资源使用文件。
S32：获取用户输入的第二选择指令，将第二选择指令选择的资源文件作为目标资源使用文件。
所述S32包括以下步骤：
S321：触发资源使用文件选择对话框。
S322：通过过滤器过滤掉所述第二预设文件夹中与所述待加载的资源使用文件格式不同的文件，使得所述文件选择对话框仅显示与所述待加载的资源使用文件格式相同的文件。
S323：获取用户选择的资源使用文件。
S324：判断用户选择的所述资源使用文件是否为正确的资源使用文件，如是，则将用户选择的资源使用文件作为目标资源使用文件。
具体的，上述过滤与所述待加载的资源使用文件格式不同的文件的功能通过Qt的文件对话组件QFileDialog及过滤器实现。
上述，仅显示预设的固定类型的文件，减少用户选错文件类型的概率，提高了鲁棒性。
具体的，本实施例中资源使用文件格式为json格式。
上述，json格式清晰易读，可以直接在代码编辑器中打开并进行查看或编辑,便于开发者和用户查看和理解数据内容，几乎所有编程语言都提供了json解析库，这意味着无论其他用户擅长哪种语言，都可以很容易地读取和处理json数据。且json的解析速度快，可以高效地加载和处理数据。json格式的数据很容易修改和扩展，无需改变现有数据结构，就可以增加新的属性。为支持新的芯片或新的资源类型，只需添加或更新json文件中的相关条目即可。json是前后端通信的标准格式之一，即使需要将服务部署在云端，服务器和客户端也可以轻松地通过json交换数据，方便服务器与客户端之间的数据同步。json文件是文本文件，这使得它们非常方便在不同的系统和网络之间移植，在不同的软件和工具之间共享数据，促进了工具链的互操作性和可移植性。架构资源的数据结构和属性被标准化，其他开发者可以集中精力在软件的其他关键功能上，而不是处理数据格式的兼容性问题。在多人协作的项目中，标准化的数据结构有助于减少沟通成本，提高开发效率。json文件易于纳入版本控制系统，如Git，便于追踪历史变更和协同工作,对文件的修改可以通过差异比较清晰地显示出来，便于代码审查和变更管理。json对象通常是自描述的，含有键值对，其中键描述了值的用途，这使得数据结构的目的和用法更加明显。无需额外的元数据或架构定义，开发者可以直接从json数据中理解数据的结构和意图。
S4：根据所述目标资源使用文件，构建资源使用结构，其中，所述资源使用结构用于存储和表示FPGA芯片的资源使用状况。
上述，资源使用结构为一种数据结构，用于表示逻辑资源使用状况，其中包含有父元素对应的父模块的坐标、子元素对应的子模块在父模块中的索引，便于对子模块和父模块进行可视化。
S5：解析所述目标使用文件，得到FPGA芯片各个模块的可视化属性，并反馈至资源使用结构中。
所述S5包括以下步骤：
S51：读取所述目标资源使用文件中各个模块的子属性组。
S52：逐个遍历并拆解所述各个模块的子属性组，作为当前模块的子元素信息。
S53：将每个子元素信息的名称的指定位置字符转为整型数字，作为其相对父元素的索引。
具体的，本实施例将子元素名称最后一个“-”的后一个字符转为整型数字，作为其相对父元素的索引。
S54：读取所述目标资源使用文件的各个字段的属性，并将其转换为string类型数据存入子元素中。
S55：将所述子元素的信息反馈至所述资源使用结构中。
如图2所示，S6：根据所述各个模块的可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中。
所述S6包括以下步骤：
S61：读取所述资源使用结构中存储的当前示例所用FPGA芯片的维度，作为之后遍历的边界条件。
S62：逐列解析所述资源使用结构中的数据，根据每一模块相对父元素的坐标信息以及偏移量，计算出实际物理块坐标信息。
S63：每层校验均通过后，将所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中，并且更新子元素实际映射物理模块的子模块颜色。
上述，子模块颜色根据对应子元素的可视化属性进行更新。
具体的，S63包括以下步骤：
读取第一二维数组中位于实际物理块坐标信息处的信息，若该位置数据类型为SKIP，则该位置对应的子元素对应的子模块不进行渲染和解析。
读取第一矩阵中位于实际物理块坐标信息处的信息，若该位置数据类型为nullptr，则该位置对应的子元素对应的子模块不进行渲染和解析。
当实际物理块坐标信息的数值大于FPGA芯片的边界时，该位置对应的子模块也不进行渲染和解析。
S64：清空资源使用结构。
此外，还包括：当图形项发生变化时，在显示界面对视图进行动态更新。
上述由于芯片内部逻辑块以万为单位，使用常规的资源可视化方法非常占用资源，容易造成卡顿，这里完成资源可视化文件的构建后，在图形视图框架中构建模型、视图、图形项这三个概念，其中QGraphicsScene 是模型（model），QGraphicsView 是视图（view），QGraphicsItem为图形项。场景管理图形项，视图提供一个或多个窗口加载场景。当图形项发生变化，如位置移动或者内容更改，场景将这些变化的区域进行标记。仅这些区域会在下一次绘制事件中被重绘。除此之外，图形项使用绘图缓存进行重绘，在不需要重新绘制图形项观时，通过直接绘制该图形项的绘图缓存减轻更新压力。
S7：释放资源使用结构所占用的内存资源。
上述，将逻辑资源展示在显示界面中之后，释放资源使用结构所占用的可视化资源，确保系统资源的有效管理。
本实施例提供了一种FPGA架构资源的可视化方法，在构建架构可视化文件之后，获取第二加载指令，加载目标资源使用文件，并根据目标资源使用文件构建资源使用结构，对FPGA芯片的资源使用状况进行存储和表示，之后对资源使用结构进行解析，得到FPGA芯片各个模块的可视化属性，并根据各个可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中，在可以对芯片所占用的逻辑资源进行显示的同时，减少资源占用，提高了交互体验，且有利于内存管理，便于提高用户设计芯片的效率。
如图3所示，本发明的实施例还提供了一种FPGA架构资源可视化系统，所述系统包括：
第一加载模块110，用于根据第一加载指令，加载用于描述FPGA架构的目标架构文件以及映射硬件资源的资源映射文件。
第一读取模块120，用于根据所述目标架构文件和资源映射文件，生成架构可视化文件。
第二加载模块130，用于根据第二加载指令，加载目标资源使用文件，目标资源使用文件包含目标架构文件对应的FPGA芯片所使用的逻辑资源。
第二读取模块140，用于读取所述目标资源使用文件。
构建模块150，用于根据所述目标资源使用文件，构建资源使用结构；其中，所述资源使用结构用于存储和表示FPGA芯片的逻辑资源使用状况。
解析模块160，用于解析所述目标资源使用文件，得到FPGA芯片的各个模块的可视化属性，并将可视化属性反馈至所述资源使用结构中。
显示模块170，用于根据所述各个模块的可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。本发明开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种FPGA架构资源可视化方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：获取第一加载指令，加载用于描述FPGA架构的目标架构文件以及映射硬件资源的资源映射文件；
S2：基于所述目标架构文件和资源映射文件，生成架构可视化文件；
S3：获取第二加载指令，加载目标资源使用文件，目标资源使用文件包含目标架构文件对应的FPGA芯片所使用的逻辑资源；
S4：根据所述目标资源使用文件，构建资源使用结构，其中，所述资源使用结构用于存储和表示FPGA芯片的逻辑资源使用状况；
S5：解析所述目标资源使用文件，得到FPGA芯片逻辑资源中各个模块的可视化属性，并反馈至资源使用结构中；
S5包括以下步骤：
S51：读取所述目标资源使用文件中各个模块的子属性组；
S52：逐个遍历并拆解所述各个模块的子属性组，作为当前模块的子元素信息；
S53：将每个子元素信息的名称的指定位置字符转为整型数字，作为其相对父元素的索引；
S54：读取所述目标资源使用文件的各个字段的属性，并将其转换为string类型数据存入子元素中；
S55：将所述子元素信息反馈至所述资源使用结构中；
S6：根据所述各个模块的可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：
S11：获取到所述第一加载指令后，定位至第一预设文件夹，其中，所述第一预设文件夹包含待加载的架构文件；
S12：获取用户输入的第一选择指令，将第一选择指令选择的架构文件作为目标架构文件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
S21：基于目标架构文件和资源映射文件，构建第一二维数组，第一二维数组按顺序记录每一基本构造单元的位置信息和类型信息；
S22：基于第一二维数组中记录的每一基本构造单元的位置信息和类型信息，对每一基本构造单元进行实例化，生成与每一基本构造单元对应的实例，并生成第一矩阵，第一矩阵中包括每一基本构造单元的位置信息、颜色信息、站点信息以及时钟信息；
S23：生成第一矩阵后，释放第一二维数组的资源；
S24：基于第一矩阵，构建第一键值映射字典，第一键值映射字典的键为每一基本构造单元的位置信息，第一键值映射字典的值为与每一基本构造单元相对应的实例；
S25：生成第一键值映射字典后，释放第一矩阵的资源；
S26：根据第一键值映射字典中的信息，生成架构可视化文件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
S31：获取到所述第二加载指令后，定位至第二预设文件夹，其中，所述第二预设文件夹包含待加载的资源使用文件；
S32：获取用户输入的第二选择指令，将第二选择指令选择的资源文件作为目标资源使用文件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S32包括以下步骤：
S321：触发资源使用文件选择对话框；
S322：通过过滤器过滤掉所述第二预设文件夹中与所述待加载的资源使用文件格式不同的文件，使得所述文件选择对话框仅显示与所述待加载的资源使用文件格式相同的文件；
S323：获取用户选择的资源使用文件；
S324：判断用户选择的所述资源使用文件是否为正确的资源使用文件，如是，则将用户选择的资源使用文件作为目标资源使用文件。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S6包括以下步骤：
S61：读取所述资源使用结构中存储的当前示例所用FPGA芯片的维度，作为之后遍历的边界条件；
S62：逐列解析所述资源使用结构中的数据，根据每一模块相对父元素的坐标信息以及偏移量，计算出实际物理块坐标信息；
S63：每层校验均通过后，将所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中，并且更新子元素实际映射物理模块的子模块颜色；
S64：清空资源使用结构。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当图形项发生变化，动态更新视图；其中，所述图形项发生变化包括：位置移动或者内容更改。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当图形项发生变化，动态更新视图，包括：
当图形项发生变化，对产生变化的区域进行标记；
在下一次绘制事件中，仅针对被标记的图形项使用绘图缓存进行重绘。
9.一种FPGA架构资源可视化系统，其特征在于，所述系统包括：
第一加载模块（110），用于根据第一加载指令，加载用于描述FPGA架构的目标架构文件以及映射硬件资源的资源映射文件；
第一读取模块（120），用于根据所述目标架构文件和资源映射文件，生成架构可视化文件；
第二加载模块（130），用于根据第二加载指令，加载目标资源使用文件，目标资源使用文件包含目标架构文件对应的FPGA芯片所使用的逻辑资源；
第二读取模块（140），用于读取所述目标资源使用文件；
构建模块（150），用于根据所述目标资源使用文件，构建资源使用结构；其中，所述资源使用结构用于存储和表示FPGA芯片的逻辑资源使用状况；
解析模块（160），用于解析所述目标资源使用文件，得到FPGA芯片的各个模块的可视化属性，并将可视化属性反馈至所述资源使用结构中；
显示模块（170），用于根据所述各个模块的可视化属性，将FPGA芯片所有使用的逻辑资源显示在可视化视图中。
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