Zybot による白線間の自動走行2（Gabor fillter の修正、Vivado HLS）

”Zybot による白線間の自動走行1（Gabor fillter の修正、C ソースコード）”の続き。

前回は左白線検出と右白線検出を交互にできるように修正したガボール・フィルタのソースコードを貼った。今回は、Vivado HLS 2016.2 での結果を書いておく。

まずは、Vivado HLS 2016.2 でのプロジェクトを示す。


次に、C シミュレーションを行った。なお、画面サイズは640 x 480 に変更してある。

Compiling ../../../Gabor_filter_lh_2_tb.cpp in debug mode
Compiling ../../../Gabor_filter_lh_2.cpp in debug mode
Generating csim.exe

outs
ERROR HW and SW results mismatch i = 557, j = 73, HW = 00171717, SW = 00141414
ERROR HW and SW results mismatch i = 419, j = 88, HW = 00171717, SW = 00141414
ERROR HW and SW results mismatch i = 419, j = 92, HW = 00131313, SW = 00101010
ERROR HW and SW results mismatch i = 405, j = 100, HW = 003e3e3e, SW = 003b3b3b
ERROR HW and SW results mismatch i = 426, j = 106, HW = 00121212, SW = 000f0f0f
ERROR HW and SW results mismatch i = 486, j = 119, HW = 00171717, SW = 00141414
ERROR HW and SW results mismatch i = 235, j = 120, HW = 001b1b1b, SW = 00181818
ERROR HW and SW results mismatch i = 437, j = 120, HW = 00e1e1e1, SW = 00dedede
ERROR HW and SW results mismatch i = 441, j = 120, HW = 00141414, SW = 00111111
ERROR HW and SW results mismatch i = 235, j = 121, HW = 00141414, SW = 00111111
ERROR HW and SW results mismatch i = 425, j = 124, HW = 00a9a9a9, SW = 00a6a6a6
ERROR HW and SW results mismatch i = 425, j = 125, HW = 00e1e1e1, SW = 00dedede
ERROR HW and SW results mismatch i = 252, j = 132, HW = 004e4e4e, SW = 004b4b4b
ERROR HW and SW results mismatch i = 254, j = 133, HW = 00d9d9d9, SW = 00d6d6d6
ERROR HW and SW results mismatch i = 296, j = 145, HW = 00161616, SW = 00131313
ERROR HW and SW results mismatch i = 296, j = 146, HW = 00181818, SW = 00151515
ERROR HW and SW results mismatch i = 135, j = 156, HW = 00dcdcdc, SW = 00d9d9d9
ERROR HW and SW results mismatch i = 137, j = 156, HW = 003f3f3f, SW = 003c3c3c
ERROR HW and SW results mismatch i = 139, j = 157, HW = 00040404, SW = 00010101
ERROR HW and SW results mismatch i = 491, j = 163, HW = 00efefef, SW = 00ececec
ERROR HW and SW results mismatch i = 495, j = 163, HW = 00f3f3f3, SW = 00f0f0f0
Success HW and SW results match

WARNING: Hls::stream 'hls::stream >.2' contains leftover data, which may result in RTL simulation hanging.
WARNING: Hls::stream 'hls::stream >.1' contains leftover data, which may result in RTL simulation hanging.
INFO: [SIM 1] CSim done with 0 errors.

結構、固定小数点演算と浮動小数点演算の二乗誤差が 9 以上の項が出ているが、9 で収まっているようだ。

次に、C コードの合成を行った。


まずは、Timing のTarget をなぜ 10 ns ではなく、7 ns にしているかだが、10 ns で C コードを合成して、IP 化を行って、Vivado でIP を回路に加えてインプリメントすると、このガボール・フィルタのIP 内でクリティカルパスが発生して、100 MHｚで動作しないからだ。クリティカルパスの遅延は、16 ns 程度になってしまった。、Timing のTarget を 7 ns にすると、Vivado でも 100 MHz で動作できるようだ。これは、Vivado HLS のクリティカルパスの遅延計算が甘いのかもしれない？

次に、Detail のLoop 2 を見ると、Latency が 614410 となっていた。画像の 640 x 480 x 2 画面 = 614400 なので、10 クロック余計なだけであるので、1クロックで 1 ピクセル処理ができていると言える。

C/RTL 協調シミュレーションを行った。


Latency は 614454 クロックで、ここでも、1クロックで 1 ピクセル処理ができていると言えると思う。

C/RTL 協調シミュレーション波形を示す。


ins_TVALID, ins_TREADY, outs_TVALID, outs_TREADY もずっと 1 で、1クロックで 1 ピクセル処理ができている。

画像を 800 x 600 に戻して、もう一度、C コードの合成を行ってから、IP 化を行った。