本文介绍如何在f3实例上使用OpenCL（Open Computing Language）制作镜像文件，并烧录到FPGA芯片中。

前提条件

  • 已注册阿里云账号。如还未注册，请先完成账号注册。
  • 已创建f3实例并为实例分配公网IP。

    若尚未创建，请参见创建f3实例。

    说明 f3实例只能使用阿里云共享给您的镜像。
  • 已在f3实例所在安全组中添加规则并放行SSH（22）端口。
  • 已在ECS控制台f3实例的详情页上，获取实例ID。
  • 已创建一个OSS Bucket专门用于FaaS服务。

    Bucket与f3实例必须属于同一个账号、同一个地域。若尚未创建，请参见创建一个OSS Bucket。

  • 使用RAM用户操作FPGA，必须先完成以下操作：

背景信息

开始操作之前，您需要了解以下注意事项。
  • 本文所述所有操作都必须由同一个账号在同一地域里执行。
  • 建议您使用RAM用户操作FaaS实例。您需要为FaaS管理账号创建一个角色，并授予临时权限，让FaaS管理账号能访问指定的OSS Bucket。
  • 本文的示例步骤和命令均基于2018.2版本Sdaccel开发环境。若您使用其他版本Sdaccel开发环境，步骤和命令可能会稍有差异。

操作步骤

步骤一：配置环境

  1. 远程连接f3实例。
    说明 后面步骤中的编译工程可能会持续数小时，建议您使用screen或者nohup等方式登录，防止ssh超时退出。
  2. 运行以下命令安装Screen。 
    yum install screen -y
  3. 运行以下命令进入Screen。 
    screen -S f3opencl
  4. 运行以下命令配置环境。 
    source /root/xbinst_oem/F3_env_setup.sh xocl  #每打开一个终端窗口就需要执行该命令一次
    说明
    • 配置环境主要包括安装xocl驱动，设置vivado环境变量， 检查vivado license， 检测aliyun-f3 sdaccel平台，2018.2 runtime配置和faascmd版本检测。
    • 如果您要运行sdaccel的仿真，请勿运行以上命令配置环境。您只需要单独配置vivado的环境变量即可。
    • 推荐您使用Makefile方式仿真。

步骤二：编译二进制文件

完成以下步骤，编译vadd二进制文件和kernel_global_bandwidth二进制文件：

  • 示例一 ：编译vadd二进制文件
    1. 复制example目录。 
      cp -rf /opt/Xilinx/SDx/2018.2/examples ./
    2. 进入vadd目录。 
      cd examples/vadd/
    3. 运行命令cat sdaccel.mk | grep "XDEVICE="查看XDEVICE的值，确保其配置为XDEVICE=xilinx_aliyun-f3_dynamic_5_0。
    4. 按以下步骤修改common.mk文件。
      1. 运行vim ../common/common.mk命令打开该文件。
      2. 在第 61行代码（参数可能在 60~62 行，视您的文件而定）的末尾添加编译参数--xp param:compiler.acceleratorBinaryContent=dcp，修改后的代码如下： 
        CLCC_OPT += $(CLCC_OPT_LEVEL) ${DEVICE_REPO_OPT} --platform ${XDEVICE} ${KERNEL_DEFS} ${KERNEL_INCS} --xp param:compiler.acceleratorBinaryContent=dcp
        说明 由于您必须向编译服务器提交DCP文件，所以需要添加--xp param:compiler.acceleratorBinaryContent=dcp编译参数，使得Xilinx? OpenCL? Compiler（xocc）编译生成一个布局布线后的DCP文件，而不是bit文件。
    5. 运行以下命令编译程序。 
      make -f sdaccel.mk xbin_hw
      如果您看到如下界面，说明二进制文件编译已经开始。编译过程可能会持续数个小时，请您耐心等待。f3_opencl_1
  • 示例二：编译kernel_global_bandwidth二进制文件
    1. 依次运行以下命令克隆xilinx 2018.2 example。 
      git clone https://github.com/Xilinx/SDAccel_Examples.git
      cd SDAccel_Examples/
      git checkout 2018.2
      说明 git分支必须为2018.2版本。
    2. 运行cd getting_started/kernel_to_gmem/kernel_global_bandwidth/命令进入目录。
    3. 按以下步骤修改Makefile文件。
      1. 运行vim Makefile命令打开该文件。
      2. 设置DEVICES=xilinx_aliyun-f3_dynamic_5_0。
      3. 在第33行代码中添加编译参数--xp param:compiler.acceleratorBinaryContent=dcp，修改后的代码如下： 
        CLFLAGS +=--xp "param:compiler.acceleratorBinaryContent=dcp" --xp "param:compiler.preserveHlsOutput=1" --xp "param:compiler.generateExtraRunData=true" --max_memory_ports bandwidth -DNDDR_BANKS=$(ddr_banks)
    4. 运行以下命令编译程序。 
      make TARGET=hw

      如果您看到该界面，说明二进制文件编译已经开始。编译工程可能会持续数小时，请您耐心等待。

      f3_opencl_2

步骤三：检查打包脚本

运行以下命令检查打包脚本是否存在。 
file /root/xbinst_oem/sdaccel_package.sh
如果返回结果中包含cannot open (No such file or directory)，说明不存在该文件，您需要运行以下命令手动下载打包脚本。 
wget http://fpga-tools.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/sdaccel_package.sh

步骤四：制作镜像

  1. 初始化faascmd工具并配置OSS环境。
    1. 运行以下命令设置RAM账号的AccessKey信息。 
      #将<hereIsYourSecretId>和<hereIsYourSecretKey>替换为您的RAM用户AK信息
faascmd config --id=<hereIsYourSecretId> --key=<hereIsYourSecretKey>
    2. 运行以下命令设置FaaS服务要使用的OSS Bucket。
    #将<hereIsYourBucket>替换为您创建的OSS Bucket名称
faascmd auth --bucket=<hereIsYourBucket>
  2. 运行ls，获取后缀为.xclbin的文件名。
    f3_opencl_3
  3. 运行以下命令打包二进制文件。 
    /root/xbinst_oem/sdaccel_package.sh -xclbin=/opt/Xilinx/SDx/2018.2/examples/vadd/bin_vadd_hw.xclbin
    打包完成后，您会在同一目录下看到一个打包好的文件，如下图所示。f3_opencl_4

步骤五：下载镜像

您可以采用脚本化流程或者单步操作流程来上传网表文件，并下载FPGA镜像。

  • 脚本化流程：仅适用于配备单块FPGA卡的f3实例。
    1. 运行以下命令上传并生成镜像文件。 
      sh /root/xbinst_oem/tool/faas_upload_and_create_image.sh <bit.tar.gz需要上传的压缩包文件名>
      f3_opencl_5
    2. 运行以下命令下载镜像文件。 
      sh /root/xbinst_oem/tool/faas_download_image.sh <bit.tar.gz压缩包的文件名> <0/1>  #最后的数字<0/1>为实例中fpga的序号
      说明 0为FaaS实例中的第一个FPGA。单芯片实例序号一律为0；多芯片实例，例如，4芯片实例的序号为0，1，2，3。
      如果需要对多个FPGA下载同一个镜像，可以在命令的末尾添加相应的序号。例如，对4芯片FPGA下载同一镜像的命令如下： 
      sh /root/xbinst_oem/tool/faas_download_image.sh <bit.tar.gz压缩包的文件名> 0
      sh /root/xbinst_oem/tool/faas_download_image.sh <bit.tar.gz压缩包的文件名> 1
      sh /root/xbinst_oem/tool/faas_download_image.sh <bit.tar.gz压缩包的文件名> 2
      sh /root/xbinst_oem/tool/faas_download_image.sh <bit.tar.gz压缩包的文件名> 3
  • 单步操作流程：使用faascmd工具操作。工具详情，请参见使用faascmd工具。
    1. 依次运行以下命令，将压缩包上传到您个人的OSS Bucket，再将存放在您个人OSS Bucket中的gbs上传到FaaS管理单元的OSS Bucket中。 
      faascmd upload_object --object=bit.tar.gz --file=bit.tar.gz
      faascmd create_image --object=bit.tar.gz --fpgatype=xilinx --name=<hereIsFPGAImageName> --tags=<hereIsFPGAImageTag> --encrypted=false --shell=<hereIsShellVersionOfFPGA>
      f3_opencl_6f3_opencl_7
    2. 运行以下命令查看FPGA镜像是否处于可下载状态。 
      faascmd list_images
      返回结果中：
      • 如果FPGA镜像的"State"为"compiling"，表示FPGA镜像处于编译状态，您需要继续等待。
      • 如果FPGA镜像的"State"为"success"，表示FPGA镜像已可以下载，您需要找到并记录FpgaImageUUID。f3_opencl_8
    3. 运行以下命令在返回结果中，找到并记录FpgaUUID。 
      faascmd list_instances --instanceId=<hereIsYourInstanceId> #将<hereIsYourInstanceId>替换为f3实例ID
    4. 运行以下命令下载FPGA镜像。 
      #将<hereIsYourInstanceId>替换为f3的实例ID，<hereIsFpgaUUID>替换为您获取的FpgaUUID，<hereIsImageUUID>替换为您获取的FpgaImageUUID
faascmd download_image --instanceId=<hereIsYourInstanceId> --fpgauuid=<hereIsFpgaUUID> --fpgatype=xilinx --imageuuid=<hereIsImageUUID> --imagetype=afu --shell=<hereIsShellVersionOfFpga>
      f3_opencl_9
    5. 运行以下命令查看镜像是否下载成功。 
      faascmd fpga_status --fpgauuid=<hereIsFpgaUUID> --instanceId=<hereIsYourInstanceId> #将<hereIsFpgaUUID>替换为您获取的FpgaUUID，<hereIsYourInstanceId>替换为f3实例ID。
      以下为返回结果示例。如果显示的FpgaImageUUID与您获取的FpgaImageUUID一致，并且显示"TaskStatus":"valid"，说明镜像下载成功。f3_opencl_10

步骤六：运行Host程序

  1. 运行以下命令配置环境。 
    source /root/xbinst_oem/F3_env_setup.sh xocl  #每打开一个终端窗口就需要执行该命令一次
  2. 配置sdaccel.ini文件。
    在Host二进制文件所在目录下，运行vim sdaccel.ini命令创建sdaccel.ini文件并输入下列内容。 
    [Debug]
profile=true
[Runtime]
runtime_log = "run.log"
hal_log = hal.log
ert=false
kds=false
  3. 运行host。
    • vadd运行命令如下： 
      make -f sdaccel.mk host
      ./vadd bin_vadd_hw.xclbin
    • kernel_global_bandwidth运行命令如下： 
      ./kernel_global
    如果返回结果中出现Test Passed，说明测试通过。

其他操作

这里介绍FPGA实例部分常用的操作。

任务 命令
查看帮助文档 make -f ./sdaccel.mk help
软件仿真 make -f ./sdaccel.mk run_cpu_em
硬件仿真 make -f ./sdaccel.mk run_hw_em
只编译host代码 make -f ./sdaccel.mk host
编译生成可以下载的文件 make -f sdaccel.mk xbin_hw
清理工作目录 make -f sdaccel.mk clean
强力清除工作目录 make -f sdaccel.mk cleanall
说明
  • 仿真时只需要按照Xilinx标准流程操作，不需要配置F3_env_setup环境。
  • SDAccel runtime和SDAccel开发平台已在阿里云f3官方镜像中提供。 您也可以点击后面的链接直接下载SDAccel runtime和SDAccel开发平台。