HLS实现AXI4-Stream接口时如何拆分输出各独立信号

问题根源 #

你的实现存在3个核心错误导致信号被打包进TDATA：

• 自定义的ap_axis_str结构体没有遵循HLS的AXI-Stream接口定义规范，工具无法识别keep/user/last为副通道信号，默认将所有结构体字段作为TDATA的payload打包
• 你将握手信号valid/ready放进了数据结构体中，这两类信号属于AXI-Stream流接口的握手控制信号，由HLS工具自动生成，不需要手动定义在数据结构内，手动赋值也不会生效
• 没有对自定义结构体添加打包指令，工具自动对齐到64bit位宽，最终生成了异常的64bit TDATA端口

修正方案 #

优先使用HLS官方提供的ap_axis模板（你已包含ap_axi_sdata.h头文件），无需自定义结构体，工具会自动识别并生成所有独立端口：

头文件修改 #

#ifndef core_h
#define core_h

#include <ap_int.h>
#include <ap_axi_sdata.h>
#include <hls_stream.h>

typedef ap_uint<16> word;
#define NDATA 10
// 模板参数：TDATA位宽16，TUSER位宽1，TID/TDEST位宽设为0（不使用）
typedef ap_axis<16, 1, 0, 0> ap_axis_str;

void core_module(hls::stream<ap_axis_str> &input_stream, hls::stream<ap_axis_str> &output_stream);

#endif

源文件修改 #

#include "core.h"

void core_module(hls::stream<ap_axis_str> &input_stream, hls::stream<ap_axis_str> &output_stream){
#pragma HLS INTERFACE axis port=input_stream
#pragma HLS INTERFACE axis port=output_stream
#pragma HLS INTERFACE s_axilite port=return bundle=CTRL
    ap_axis_str strm_val_in;
    ap_axis_str strm_val_out;
    for (int i = 0; i<NDATA; i++){
        strm_val_in = input_stream.read();
        // 仅需要赋值数据和副通道字段，valid/ready由工具自动控制
        strm_val_out.data = strm_val_in.data * 2;
        strm_val_out.keep = 3;
        strm_val_out.user = ((i%2)==0);
        strm_val_out.last = (i == NDATA-1) ? 1:0;
        output_stream.write(strm_val_out);
    }
}

可选：自定义结构体实现方案 #

如果你需要自定义结构体，需要移除结构体中的valid/ready字段，并添加数据打包指令：

struct ap_axis_str {
    word    data;
    ap_uint<2>    keep;
    bool    user;
    bool    last;
// 对结构体添加打包指令，保证字段对齐
#pragma HLS data_pack
};

注意事项 #

• 生成的AXI-Stream接口中，输入流的TREADY是模块向上游输出的握手信号，由工具根据输入流的缓存状态自动控制，无需手动赋值
• 输出流的TVALID由工具根据output_stream.write()操作自动拉高，无需手动赋值
• 所有副通道信号的位宽会和你定义的字段位宽自动匹配，不会出现位宽异常问题

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Skilopsaros