union_type using

一、vivado hls中union说明
1.vivado hls中union联合体和标准的c/c++联合体的union使用规则类似
2.vivado hls中需要对内存和数据类型进行比较准确的推断，从而来生成硬件
3.联合体中所有的成员共享一块内存，同一时刻只能使用其中的一个成员
4.在 HLS 中使用联合体时，需要注意数据类型的位宽和对齐，因为这会直接影响生成的硬件
5.在vivado hls中，联合体的综合是有条件的，需要避免使用指针和动态内存分配
6.联合体中使用数组和结构体是被允许的
7.联合体在vivado hls使用，比较常见的用途，是用于事项数据类型的转换

二、内存共享机制
// 案例1: 基本union使用
union DataUnion {
    uint32_t word;      // 32位
    uint8_t  bytes[4];  // 4个8位字节
    struct {
        uint8_t b0, b1, b2, b3;
    } byte_struct;
};

void union_example1(ap_uint<32> input, ap_uint<8>& byte0) {
    #pragma HLS INTERFACE ap_ctrl_none port=return
    #pragma HLS INTERFACE ap_none port=input
    #pragma HLS INTERFACE ap_none port=byte0
    
    DataUnion data;
    data.word = input;  // 写入32位字
    
    // 四个字节共享同一内存位置
    byte0 = data.bytes[0];  // 读取低8位
    // data.bytes[1], [2], [3] 对应高8位
}

三、数据位宽匹配设计
// 案例2: 位宽精确匹配
union FixedUnion {
    ap_uint<12> data_12bit;      // 12位
    ap_uint<4>  nibbles[3];      // 3×4=12位，正确匹配
    // ap_uint<8> bytes[2];      // 错误：2×8=16位，不匹配！
    
    // 可以使用struct进行位域控制
    struct {
        ap_uint<4> low : 4;
        ap_uint<4> mid : 4;
        ap_uint<4> high : 4;
    } bits;
};

void union_example2(ap_uint<12> in_data, 
                    ap_uint<4>& out_nibble) {
    #pragma HLS PIPELINE II=1
    
    FixedUnion fu;
    fu.data_12bit = in_data;
    
    // 通过不同方式访问相同数据
    out_nibble = fu.nibbles[1];     // 中间4位
    // 等效于：out_nibble = fu.bits.mid;
}

四、使用限制
// 案例3: HLS可综合的union用法
union HLS_Compatible {
    // 只包含POD（普通旧数据类型）
    float fval;
    int ival;
    ap_fixed<16,8> fixed_val;  // HLS定点数类型
    
    // 以下不可在union中使用：
    // 1. 非POD类型（如std::string）
    // 2. 动态内存分配
    // 3. 虚函数
};

void type_conversion(float float_in, int& int_out) {
    #pragma HLS INLINE
    union {
        float f;
        int i;
    } converter;
    
    converter.f = float_in;
    int_out = converter.i;  // 浮点位模式解释为整数
}
 

五、vivado hls不支持对ap_uint<>类型进行union

union{
    ap_uint<32> in_info[3];
    ap_uint<48> out_info[2];
}PackConv_Data;

注意：
1.上述的union是不可综合的，也不可以c仿真！
2.因为不支持ap_uint<32>和ap_uint<48>这种新类型的union

但是，下面的union在vivado hls中又是支持的
    union{
            unsigned int in_info[3];
            unsigned short out_info[6];
        }PackConv_Data;