缩短Vivado编译时间（5）：使用IP Cache

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在FPGA设计中，我们几乎不可避免地会使用IP。Vivado提供了多样且丰富的IP，同时还允许用户将自己的RTL代码封装为IP以实现设计复用。实际上，Vivado体现的就是以IP为核心的设计理念，既有IP Catalog、IP Integrator（IPI），又有Package IP工具，如下图所示。

对于IP，Vivado提供了两种综合方式：Global综合方式和OOC综合方式，无论IP是在RTL代码中直接实例化还是以Block的形式在IPI中使用，如下图所示。两者的主要区别是：Global综合方式在每次对Vivado工程综合时都会对IP重新综合，不管IP的参数是否发生改变；而OOC方式下，只要IP配置没有发生改变，只需综合一次，后续再对Vivado工程综合时，都无需再对IP综合，这是因为OOC方式会生成独立的DCP文件，可供后续综合复用。显然，OOC综合可有效节省编译时间。这也是Xilinx建议的综合方式。

上述节省编译时间是针对单一的Vivado工程，如果同时进行多个Vivado工程的开发，这时就可以利用IP Cache节省编译时间。IP Cache节省编译时间的原理是：假定现有多个Vivado工程（至少2个），这些工程在开发过程中会使用一些相同的IP，而且这些IP的配置完全相同（用户给IP的命名即IP配置页面的Component Name可以不同）。这样，当工程A使用IP 1且采用OOC综合方式时，如果工程B也使用了IP 1，同时采用OOC综合方式，那么Vivado（对应工程B）就会自动从IP Cache中复制已有的OOC综合结果，从而节省编译时间，这也意味着工程B下的IP 1无需再次综合。那么，如何设定IP Cache呢？

首先，在工程模式下，一旦创建好工程，Vivado就会生成如何工程目录，如下图所示。这里我们就会发现有一个<project_name>.cache的目录（图中红色方框）。

接下来，我们在Vivado Settings界面找到IP，如下图所示，可以看到Cache scope和Cache Location。默认情况下Cache Scope的值为Local，Cache Location的值为上图中的<project_name>.cache对应的目录。实际上，Cache scope有3个可选值，分别为Disabled、Local和Remote。如果当前工程需要用到其他工程的OOC综合结果，就可以将Cache scope的值设定为Remote，同时修正Cache Location的位置（另一个Vivado工程的<project_name>.cache所在目录）。

一旦Vivado发现可以在IP Cache中找到完全相同的IP时，Vivado就会从这个IP Cache中将相应的DCP复制过去（会重新命名和当前IP的component name保持一致），同时会显示如下界面。

如果观察Design Run窗口，在Out-of-Context Module Runs下，可以看到Status列显示的状态为Using Cached IP results，如下图红色方框所示。这样，这个IP无需综合，只需从IP Cache复制即可。从时间角度来看，只有复制时间没有OOC综合时间。

在log文件中也会显示使用IP Cache的相关信息，如下图所示。从这个信息中我们可以看到Cache ID和Cache Size。需要注意的是如果使用的IP比较多，Cache会越来越大。

对于用户自己的RTL代码，如果要封装为IP以达到设计复用，Xilinx建议首先创建一个Vivado工程，然后再进行封装，采用Package Project模式。一旦成为IP，就可以使用IP Cache功能以节省编译时间。

综上所述，我们不难看到使用IP Cache的前提是同时有多个Vivado工程，不同Vivado工程之间使用了一些相同的IP。

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