指針作為C語言精華，對于軟件設計者比較好理解，但是在xilinx vivado HLS高級語言綜合的設計中，由于其綜合后對應的硬件元素難以用軟件的概念解釋，常常令程序設計者和VHLS工具使用者頭痛。本文采用淺顯易懂的描述方式，結合具體的c代碼例子，詳細描述了常用三種指針的設計類型，以及其作為頂層函數參數時，采用不同的編碼風格和HLS約束策略，滿足設計者對指針作為RTL接口的需求。

1. 基本指針類型

基本指針類型指的是指針沒有運算或者沒有多次的存取（讀寫）。指針作為top函數的參數時，指針綜合為wire型或者握手協議類型接口。如下例子1-1：

void pointer_basic （dio_t *d） {

static dio_t acc = 0;

acc += *d;

*d = acc;

}

例子1-1 基本類型指針作為頂層函數參數

在這個例子中，只是簡單的讀寫指針指向的變量值，并沒有對指針做偏移或者指針（地址）運算，其接口綜合為線型的RTL接口。

2. 指針運算類型。

指針作為top層函數參數，并且函數中有對指針運算時，我們稱之為指針運算類型。指針運算常常限制指針可能綜合的接口類型。如下例中，指針做了偏移運算用于累加數據，從第二個值開始讀出累加，并將每次累加結果寫入上一個地址中。

void pointer_arith （dio_t *d） {

static int acc = 0;

int i;

for （i=0;i《4;i++） {

acc += *（d+i+1）;

*（d+i） = acc;

}

}

例子1-2 指針運算類型作為頂層函數參數

下面代碼例子1-3是這個指針運算類型仿真的testbench。因為函數pointer_arith內部的for循環進行數據累加，testbench通過數組d［5］分配了地址空間并對數組賦值。

int main （） {

dio_t d［5］， ref［5］;

int i， retval=0;

FILE *fp;

// Create input data

for （i=0;i《5;i++） {

d［i］ = i;

ref［i］ = i;

}

// Call the function to operate on the data

pointer_arith（d）;

// Save the results to a file

fp=fopen（“result.dat”，“w”）;

printf（“ Din Dout\n”， i， d）;

for （i=0;i《4;i++） {

fprintf（fp， “%d \n”， d［i］）;

printf（“ %d %d\n”， ref［i］， d［i］）;

}

fclose（fp）;

// Compare the results file with the golden results

retval = system（“diff --brief -w result.dat result.golden.dat”）;

if （retval ！= 0） {

printf（“Test failed！！！\n”）;

retval=1;

} else {

printf（“Test passed！\n”）;

}

// Return 0 if the test

return retval;

}

例子1-3 指針運算類型作為頂層函數參數的testbench

在C編譯環境下仿真上面例子1-3的代碼，結果如下：

Din Dout

0 1

1 3

2 6

3 10

Test passed！

指針運算帶來的問題是，通常情況下，指針偏移是不規則的，不能按順序存取指針數據。而Wire，握手類型或者Fifo接口類型沒有辦法亂序存取數據。

對于wire類型接口來說，當設計本身準備好接收數據時可以讀入數據，或者當數據準備好ready時，可以寫出數據。對握手和Fifo類型接口，當控制信號允許操作進行時，讀入或寫出數據。

在上面wire，握手或者FIFO類型接口的情況下，數據從0元素開始，必須按順序到達（寫入）。在指針運算的例子1-2中，第一個數據從索引1開始讀入（i從0開始，0+1=1），對應于testbench中數據d［5］的第二個元素。

當這種情況在硬件應用時，需要某種格式的數據索引，這種情況對于wire類型，或者握手類型還是Fifo類型來說，都不支持。像上例1-2指針運算的代碼，只能綜合成ap_bus接口，因為這種接口帶有地址，當數據存取（讀寫）時，用于對應的數據索引指示。

還有一種方法，代碼必須修改成如下例子1-4的風格，用數據array作為接口替代指針。這種方法應用了array作為top層參數時綜合成RAM接口（ap_memory）的原理，memory接口可以用地址作為數據的索引并且可以亂序執行，不必順序存取操作。

void array_arith （dio_t d［5］） {

static int acc = 0;

int i;

for （i=0;i《4;i++） {

acc += d［i+1］;

d［i］ = acc;

}

}

例子1-4 指針運算類型作為頂層函數參數修改為array

Wire類型、握手類型或Fifo類型接口僅僅可用在數據流方式，因此不能用在與指針運算相關的地方（除非數據從索引0開始并順序處理）。同時注意，如果想綜合為FIFO接口，Fifo接口類型必須是只讀或者只寫，不能有讀又有寫操作。

3. 多次讀寫（存取）指針類型

多次讀寫指針類型一般用作描述一個數據流方式的接口。

當top層函數參數使用指針，函數體對指針進行多次存取操作時，必須仔細考慮。在同一函數中對一個指針多次的讀或者寫，就會有多次指針存取發生，從而引起下列問題：

1. 對任何函數指針參數的多次存取要使用volatile限定符。