敏捷硬件开发语言Chisel与数字系统设计（第2版）第2章 Chisel入门与Scala变量函数基础

2.Chisel入门及数据类型2021年11月一、Chisel开发环境安装二、Chisel的常见问题三、Chisel的变量与数据类型四、总结目

录2一、Chisel开发环境安装3Chisel开发环境安装1.1安装步骤安装SBT：安装Git：

Scala的构建工具方便后续项目开发xjtu-chisel@ubuntu:~$sbtsbtVersion

[info]welcometosbt1.4.6(PrivateBuildJava1.8.0_275)

[info]loadingprojectdefinitionfrom/home/xjtu-chisel/project

[info]setcurrentprojecttoxjtu-chisel(inbuildfile:/home/xjtu-chisel/)

[info]1.4.6xjtu-chisel@ubuntu:~$sudoapt-getinstallgit

xjtu-chisel@ubuntu:~$git–version

gitversion2.25.14Chisel开发环境安装1.1安装步骤安装Verilator:安装g++:

开源高性能VerilogHDL仿真器C++编译器，Verilator会用到xjtu-chisel@ubuntu:~$sudoapt-getinstallverilator

xjtu-chisel@ubuntu:~$verilator-version

Verilator4.0282020-02-06revv4.026-92-g890cecc1xjtu-chisel@ubuntu:~$sudoapt-getinstallg++

xjtu-chisel@ubuntu:~$g++-v

gccversion7.5.0(Ubuntu7.5.0-3ubuntu1~18.04)5Chisel开发环境安装1.1安装步骤安装GTKWave:安装Chisel:

波形查看器从github上克隆chisel-template,其自带了Chisel3.4.3，后续项目都是基于这个工程开发xjtu-chisel@ubuntu:~$sudoapt-getinstallgtkwavexjtu-chisel@ubuntu:~$gitclonehttps:///freechipsproject/chisel-template6Chisel开发环境安装1.2工程文件目录Chisel的设计部分文件测试文件和生成电路的主函数自定义工程文件与Chisel互动的外部文件7Chisel开发环境安装1.2环境测试主工程文件：

packagetest

importchisel3._

classANDextendsRawModule{

valio=IO(newBundle{

vala=Input(UInt(1.W))

valb=Input(UInt(1.W))

valc=Output(UInt(1.W))

})

io.c:=io.a&io.b}端口定义二输入与门逻辑8Chisel开发环境安装1.2环境测试生成电路的主函数：

//ANDtest.scala

packagetest

importchisel3.stage.ChiselGeneratorAnnotation

objecttestMainextendsApp{

(newchisel3.stage.ChiselStage).execute(Array("--target-dir","generated/and"),Seq(ChiselGeneratorAnnotation(()=>newAND)))

}9Chisel实现简单电路1.2环境测试moduleAND(

inputio_a,

inputio_b,

outputio_c

);

assignio_c=io_a&io_b;//@[and.scala11:16]

endmodule生成Verilog文件：对于大规模电路，用生成的Verilog文件在专业EDA工具里仿真。10二、Chisel常见问题11Chisel常见问题2.1常见问题寄宿在Scala里面。转变成Verilog时不会采用不可综合语法。只支持0，1逻辑。自动检测未被驱动的输出型线网或端口。代码包不会被隐式导入。Chisel仍在更新中。12三、Chisel的变量与数据类型13Chisel的变量与数据类型3.1数据类型长方形是trait，三角形是object，椭圆形是class。14Chisel的变量与数据类型3.2数据字面量构造UInt对象：1.U//字面值为“1”的UInt对象0xd.U//字面值为“14”的UInt对象构造SInt对象：-8.S//字面值为“-8”的SInt对象构造Bool对象：true.B//字面值为“true”的Bool对象构造UInt，SInt对象，其实调用了fromtIntToLiteral(1).U的方法，Bool则是fromBooleanToLiteral15Chisel的变量与数据类型3.3数据宽度默认情况，数据宽度按字面值取最小：1.U字面值为“1”、宽度为1bit的UInt对象构造指定宽度的对象：1.U(32.W)字面值为“1”、宽度为32bit的UInt对象-8.S(32.W)字面值为“-8”、宽度为32bit的SInt对象取数据的某一位：1.U(31)字面值为“0”、宽度为1bit的UInt对象1.U(0)字面值为“1”、宽度为1bit的UInt对象16Chisel的变量与数据类型3.4类型转换类型转换包括asUInt、asSInt、asBool和asBools："ha".asUInt(8.W)-1.S(3.W).asUInt、辅助完成子字赋值：

classTestModuleextendsModule{

valio=IO(newBundle{

valin=Input(UInt(10.W))

valbit=Output(Bool())

valout=Output(UInt(10.W))

})

valbools=VecInit(io.in.asBools)

bools(0):=io.bit

io.out:=bools.asUInt}17Chisel的变量与数据类型3.5向量定义：参数：

第一个参数：元素的个数

第二个参数：元素的类型与位宽提取向量中某个元素：

valmyVec=Wire(Vec(3,UInt(32.W)))valmyReg_0=myVec(0)

valmyReg_1=myVec(1.U)18Chisel的变量与数据类型3.5向量高级用法一

19Chisel的变量与数据类型3.5向量20Chisel的变量与数据类型3.5向量高级用法二

21Chisel的变量与数据类型3.5向量22Chisel的变量与数据类型3.5包裹构建端口列表可以包含向量classMyModuleextendsModule{

valio=IO(newBundle{

valin=Input(UInt(32.W))

valout=Output(UInt(32.W))

})classMyBundleextendsBundle{

valfoo=UInt(4.W)

valbar=Vec(2,UInt(4.W))

}23Chisel的变量与数据类型3.5包裹字段拼接classMyBundleextendsBundle{

valfoo=UInt(4.W)//高位

valbar=UInt(4.W)//低位

}

valbundle=Wire(newMyBundle)

bundle.foo:=0xc.U

bundle.bar:=0x3.U

valuint=bundle.asUInt//12*16+3=195wire[7:0]uint;

reg[3:0]foo=4’hc；reg

[3:0]bar=4’h3;

assignuint={

foo,

bar};//把foo和bar拼接成uint。24Chisel的变量与数据类型3.5包裹完成拼接变量的赋值wire[1:0]a;

wire[3:0]b;

wire[2:0]c;

wire[8:0]z=[...];

assign{a,b,c}=z;classMyBundleextendsBundle{

vala=UInt(2.W)

valb=UInt(4.W)

valc=UInt(3.W)

}

valz=Wire(UInt(9.W))

z:=...

valunpacked=z.asTypeOf(newMyBundle)

unpacked.a

unpacked.b

unpacked.c25Chisel的变量与数据类型3.5内建操作符Chisel的内建操作符操作符释义位操作符作用类型:

SInt,UInt,BoolvalinvertedX=~x位取反valhiBits=x&"h_ffff_0000".U位与valflagsOut=flagsIn|overflow位或valflagsOut=flagsIn^toggle位异或缩减位操作符作用类型:

SInt,UInt

返回类型:BoolvalallSet=x.andR缩减与valanySet=x.orR缩减或26Chisel的变量与数据类型3.6位宽推断Chisel的位宽推断操作符位宽z=x+y

or

z=x+%yw(z)=max(w(x),w(y))z=x+&yw(z)=max(w(x),w(y))+1z=x-y

or

z=x-%yw(z)=max(w(x),w(y))z=x-&yw(z)=max(w(x),w(y))+1z=x&yw(z)=min(w(