今天給大俠帶來(lái)Intel altera opencl 入門(mén)，話不多說(shuō)，上貨。

概述

Intel altera 的 OpenCL 主要面向信號(hào)處理類(lèi)應(yīng)用的客戶，是用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)FPGA的利器，開(kāi)放計(jì)算語(yǔ)言（OpenCL）聯(lián)盟著名的公司有 FPGA巨頭Intel altera、兩大顯卡GPU巨頭AMD和英偉達(dá)、CPU巨頭Intel、軟件和服務(wù)器巨頭IBM以及全世界最大的公司Apple（蘋(píng)果）等等。不過(guò)AMD和英偉達(dá)是用GPU實(shí)現(xiàn)的OpenCL并行運(yùn)算，Intel altera是用FPGA實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算。

1. 系統(tǒng)要求

? Microsoft 64-bit Windows 7專(zhuān)業(yè)版或者更高。

? 對(duì)于Windows操作系統(tǒng)， 要安裝微軟公司的Visual Studio 2010或者2012專(zhuān)業(yè)版（推薦）。

或者：

? Red Hat Enterprise 64-bit Linux （RHEL） 5或者6。

? 對(duì)于Linux操作系統(tǒng)， 安裝操作系統(tǒng)過(guò)程中要把C編譯器包括GCC勾選上。

2.安裝Altera的軟件和搭建OpenCL環(huán)境（以Windows為例，Linux也類(lèi)似）：

?安裝Quartus II 13.1 Update4（或者14.0）

?安裝Altera OpenCL 13.1 Update4（AOCLSetup-13.1.4.182.exe）（或者14.0）

設(shè)置環(huán)境變量（基于默認(rèn)的安裝路徑）：

變量和值如下：

ALTERAOCLSDKROOT和C:altera13.1hld（或者C:altera14.0hld）

PATH和C:altera13.1hldwindows64in（或者C:altera14.0hldin;C:altera14.0hldhostwindows64in）

LM_LICENSE_FILE和c:alteralicense.dat

參考下圖：

然后在命令行里面運(yùn)行where aoc，測(cè)試一下軟件是否安裝正確以及環(huán)境變量是否設(shè)置正確，如果正確，如下圖；如果不正確，修改錯(cuò)誤再來(lái)。

或者（14.0）

3.開(kāi)發(fā)板環(huán)境的安裝和測(cè)試（以臺(tái)灣友晶的DE5-Net開(kāi)發(fā)板為例，不過(guò)沒(méi)有開(kāi)發(fā)板也可以，開(kāi)發(fā)板不是必需的）：

1）。 準(zhǔn)備工作：下載DE5-Net開(kāi)發(fā)板的全套軟件安裝包，http://www.terasic.com/downloads 。.. 5NET_openCL_BSP.zip 136MB，把里面的terasic文件夾解壓縮到C:altera13.1hldoard下。

設(shè)置DE5-Net開(kāi)發(fā)板的環(huán)境變量：

變量和值如下：

AOCL_BOARD_PACKAGE_ROOT和C:altera13.1hldoard erasicde5net

參考下圖：

然后在命令行里面運(yùn)行aocl install來(lái)安裝開(kāi)發(fā)板驅(qū)動(dòng)。

關(guān)閉你的PC，安裝和連接開(kāi)發(fā)板硬件后，重新開(kāi)機(jī)，在命令行里面運(yùn)行aoc --list-boards，如果硬件安裝連接成功，會(huì)顯示開(kāi)發(fā)板名字de5net_a7，如果開(kāi)發(fā)板不存在，顯示none found。

2）。 測(cè)試開(kāi)發(fā)板：

在命令行里面運(yùn)行 cd C:altera13.1hldoard erasic estslank，運(yùn)行aocl program blank.aocx，如果開(kāi)發(fā)板已經(jīng)安裝連接好，aocx里面的sof文件會(huì)通過(guò)PCI-E接口下載，并且會(huì)返回成功的信息，如果開(kāi)發(fā)板不存在或者沒(méi)有安裝連接好，會(huì)自動(dòng)解壓縮出reprogram_temp.sof，用戶可以通過(guò)USB下載電纜去下載。

備注：沒(méi)有開(kāi)發(fā)板的客戶可以在設(shè)置環(huán)境變量后跳過(guò)后面的步驟，繼續(xù)。

4.編譯和測(cè)試OpenCL工程：

1）。 編譯OpenCL工程：

在命令行里面運(yùn)行cd C:altera13.1hldoard erasic estsoardtest進(jìn)入工程文件夾，運(yùn)行aoc boardtest.cl --sw-dimm-partition開(kāi)始編譯，編譯時(shí)間大約1個(gè)小時(shí)，最終產(chǎn)生的boardtest.aocx里面包含了sof文件，可以給開(kāi)發(fā)板編程進(jìn)去。

2）。 測(cè)試OpenCL工程（通過(guò)開(kāi)發(fā)板）：

在命令行里面運(yùn)行 cd C:altera13.1hldoard erasic estslank，運(yùn)行aocl program boardtest.aocx，如果開(kāi)發(fā)板已經(jīng)安裝連接好，aocx里面的sof文件會(huì)通過(guò)PCI-E接口下載，并且會(huì)返回成功的信息，如果開(kāi)發(fā)板不存在或者沒(méi)有安裝連接好，會(huì)自動(dòng)解壓縮出reprogram_temp.sof，用戶可以通過(guò)USB下載電纜去下載。

提示：沒(méi)有開(kāi)發(fā)板的客戶可以跳過(guò)上面的步驟，直接編譯下面不需要開(kāi)發(fā)板的例子，有開(kāi)發(fā)板的客戶可以直接到第五步：

下面完全脫離真實(shí)的開(kāi)發(fā)板來(lái)運(yùn)行Cytech_C5SOC.zip：

設(shè)置“虛擬”板的環(huán)境變量（替換原來(lái)的環(huán)境變量）：

變量和值如下：

AOCL_BOARD_PACKAGE_ROOT和 C:altera13.1hldoardCytech_C5SOC

參考下圖：

解壓縮Cytech_C5SOC.zip里面的內(nèi)容到C:altera13.1hldoard（也可以是其它文件夾），把例子exm_opencl_hello_world_windows64.zip里面的hello_world.cl也復(fù)制到這個(gè)文件夾下，在命令行里面運(yùn)行cd C:altera13.1hldoard，運(yùn)行aoc hello_world.cl開(kāi)始編譯。----因?yàn)镃yclone V SOC的5CSXFC6容量比Stratix V的5SGSMD5小幾倍，所以編譯時(shí)間只有20分鐘左右，最終產(chǎn)生的hello_world.aocx里面包含了sof文件，同時(shí)也產(chǎn)生了轉(zhuǎn)換后的.V源碼和整個(gè)編譯后的Quartus II完整工程，包括大量的底層配套的各種IP源碼。

再演示3個(gè)不同的例子，分別是vector_add、matrix_mult和FFT，也是完全脫離真實(shí)的開(kāi)發(fā)板來(lái)運(yùn)行：

不改變上面“虛擬”板的環(huán)境變量，目的是繼續(xù)使用Cyclone V SOC的5CSXFC6，可以產(chǎn)生為這個(gè)系列優(yōu)化的源碼。

分別解壓縮3個(gè)zip例子到C:altera13.1hldoard（也可以是其它目錄），然后分別在在命令行里面：

1.運(yùn)行cd C:altera13.1hldoardvector_adddevice，然后運(yùn)行aoc vectorAdd.cl開(kāi)始編譯。

2.運(yùn)行cd C:altera13.1hldoardmatrix_multdevice，然后運(yùn)行aoc matrix_mult.cl開(kāi)始編譯。

3.運(yùn)行cd C:altera13.1hldoardfft1ddevice，然后運(yùn)行aoc fft1d.cl開(kāi)始編譯。

3個(gè)例子之間沒(méi)有任何聯(lián)系，可以單獨(dú)運(yùn)行，如果你的PC內(nèi)存足夠大，可以一起運(yùn)行。

在產(chǎn)生的不同Quartus II工程中，可以找到matrix_mult.v、vectorAdd.v和fft1d.v這些轉(zhuǎn)換出的源碼。特別注意的是，這些最終的源碼是acl_kernel_interface接口，這種接口比較簡(jiǎn)單，和FIFO差不多，只不過(guò)多了幾個(gè)啟動(dòng)結(jié)束控制線，如start，valid等等。

備注：大家可以把這些源碼復(fù)制到自己的工程中和自己寫(xiě)的其它邏輯模塊連接起來(lái)即可。如果想產(chǎn)生基于Stratix V器件優(yōu)化的源碼，可以在環(huán)境變量的路徑中把臺(tái)灣友晶的DE5-Net開(kāi)發(fā)板作為虛擬板（也就是恢復(fù)第三步的環(huán)境變量），然后編譯cl文件即可。

5.編譯Host程序：

啟動(dòng)Visual Studio 2012，點(diǎn)擊“文件打開(kāi)項(xiàng)目”，選擇C:altera13.1hldoard erasic estsoardtesthostoardtest.sln（或者直接在硬盤(pán)上雙擊這個(gè)sln文件，VS 2012會(huì)自動(dòng)完成上述步驟），然后點(diǎn)擊“生成生成解決方案”，最后在……h(huán)ostx64Release下產(chǎn)生了boardtest.exe，不過(guò)這個(gè)exe不能運(yùn)行，因?yàn)槿鄙賻讉€(gè)dll文件，把C:altera13.1hldwindows64in下的所有的6個(gè)dll文件復(fù)制過(guò)來(lái)，和這個(gè)exe放在同一個(gè)文件夾下就可以運(yùn)行了。

備注：沒(méi)有開(kāi)發(fā)板的客戶可以跳過(guò)上面這個(gè)步驟。

6.查看結(jié)果：

把第四步產(chǎn)生的aocx文件下載到開(kāi)發(fā)板，成功后會(huì)返回信息，然后運(yùn)行第五步產(chǎn)生的exe即可在PC屏幕上看到開(kāi)發(fā)板返回的最終結(jié)果。

備注：沒(méi)有開(kāi)發(fā)板的客戶可以跳過(guò)上面這個(gè)步驟。

沒(méi)有開(kāi)發(fā)板的客戶只需要走1、2、4步即可。

參考資料、例子和其它：

1.參考資料：http://www.altera.com.cn/product 。.. l/opencl-index.html

網(wǎng)頁(yè)最下面3個(gè)入門(mén)文檔：

面向OpenCL的Altera SDK開(kāi)始設(shè)計(jì)：aocl_getting_started.pdf

面向OpenCL的Altera SDK編程指南：aocl_programming_guide.pdf

面向OpenCL的Altera SDK優(yōu)化指南：aocl_optimization_guide.pdf

其中13.1版本對(duì)應(yīng)的aocl_getting_started.pdf第8頁(yè)是錯(cuò)的，PATH應(yīng)該是C:altera13.1hldwindows64in，14.0里面改正了。

2.Altera目前有13個(gè)OpenCL的例子在http://www.altera.com.cn/support/examples/opencl/opencl.html 里面，上面第4步用到的exm_opencl_hello_world_windows64.zip例子就來(lái)自于這個(gè)網(wǎng)頁(yè)。

3.Cl文件是OpenCL的源碼文件，aocx是cl文件編譯后的編程文件，里面包括sof文件。PC機(jī)那邊的Host軟件不是必需的，做host軟件僅僅是為了和開(kāi)發(fā)板通信來(lái)獲取開(kāi)發(fā)板運(yùn)行openCL的信息。沒(méi)有開(kāi)發(fā)板的用戶只要寫(xiě)一個(gè)cl文件然后自己建立一個(gè)Quartus II工程就可以編譯了，最后產(chǎn)生了轉(zhuǎn)換后的.V源碼和整個(gè)編譯后的Quartus II完整工程，包括大量的底層配套的各種IP源碼。

4.因?yàn)槭孪仍O(shè)置了環(huán)境變量的緣故，所以cl文件放到任何路徑下都可以編譯，編譯后會(huì)在cl文件所在的文件夾里面產(chǎn)生完整的Quartus II整個(gè)工程，里面就有轉(zhuǎn)換后的.v文件。