vivado-mcp

vivado-mcp

精简的 MCP (Model Context Protocol) Server，通过 25 个工具 + 5 个智能 Hook 控制 Xilinx Vivado EDA——少即是多。

0.3 系列新增了什么:

• list_sessions 不再"无中生有"(0.3.21) ⭐:0.3.19 加的"主动探测外部 Vivado"在装了 VMware / Hyper-V 虚拟网卡的机器上会偶发误报——端口 10000 上其实是虚拟网卡服务凑巧回了类 JSON 的数据,被错认成 Vivado。本版给握手加随机 token(puts VMCP_PROBE_<uuid>),服务端必须把 token 原样回弹才算真 Vivado——假阳性归零
• Vivado 报错时自动多送一句"清理指南"(0.3.20) ⭐:wave 类命令(open_wave_database / add_wave / log_wave 等)失败时,Vivado GUI 会留下孤儿 simulation tab + 几百 MB 内存浪费。本版在错误输出末尾自动追加可复制的 close_sim / close_wave_config 清理脚本片段,AI 不用主动查 quirks;同时 run_tcl 工具描述里塞进 4 条 XSim 写脚本静默踩坑(如 set_property RADIX 必须小写 dec 不能大写 DEC)。契约:原始 Vivado 输出不改写,只追加
• 手动开的 Vivado GUI 现在能"接力"(0.3.19) ⭐:你自己跑 vivado -mode gui(vivado-mcp install 已注入 init.tcl 让它自动开 TCP server),之后从 AI 调 start_session(mode="gui") 不会再 spawn 第二个 GUI 孤儿,而是直接 attach 到你那台——端口冲突 + 800 MB 内存浪费的老坑没了。list_sessions 也会把你手动开的列为 <external@端口>,并注明"stop_session 无权关闭,请在 GUI 内手动 exit"
• 中文 Windows stdio mode 输出对齐(0.3.18) ⭐:0.3.17 及之前 run_tcl 在中文 Win 上返回的路径含中文时会变 锟斤拷 / ���(Vivado stdout 默认 CP936/GBK,但 session.py 强制 UTF-8 decode)。新增 decode_vivado_output() —— UTF-8 严格 decode + 含 U+FFFD 时 fallback mbcs(系统 code page),全链路对齐。仅影响 tcl/stdio 模式,GUI mode TCP UTF-8 协议本来就 OK
• XSim 仿真坑摘要自动注入 run_tcl docstring(0.3.18):0.3.17 用户实战踩了一遍 XSim 的 9 个 Tcl 写法坑(add_wave_group 必须 -into $g / escaped id 必须 current_scope 切上下文 / remove_wave 只认 [get_waves *] / xsim -tclbatch 必须显式 quit 等)。这些坑的精简摘要直接塞到 run_tcl docstring 末尾 —— AI 每次拿到工具描述就能看到,不用等踩了再问
• 仿真失败自动剥洋葱(0.3.16):launch_simulation 失败 + xsim/*.log 全空时(Win 11 24H2 默认安全策略 + Vivado 2019.1 spawn bug 的经典坑),get_critical_warnings(run_name='sim_1') 自动 -scripts_only 触发 .bat 生成,在 Vivado session 内顺序 exec compile/elaborate.bat 抓真错,直接告诉你"是 wrapper 失败还是 RTL 失败" + 给一行 reg add 根治命令
• 环境陷阱启动自检(0.3.14 / 0.3.16 / 0.3.18):start_session 检测中文路径(2019.x TclStackFree,0.3.18 扩警告:GUI session 内 cd/open_project 中文路径同样触发)+ Win 11 24H2 NoDefaultCurrentDirectoryInExePath=1 + 注册表策略,踩坑前先给警告
• 时序违例自动定位(0.3.9):get_timing_report 违例时自动跑 report_timing -max_paths 10,嗅探 5 种模式(CDC / HIGH_FANOUT / LONG_COMBO / IO_UNREGISTERED / UNKNOWN)并给出具体 Tcl 修复命令,不再让你对着时序日志发呆
• CW 修复效果可视化(0.3.9):get_critical_warnings(compare_with_last=True) 对比上次快照,报告"已消除 N 条 / 新出现 N 条 / 仍存在 N 条",让"改 XDC 有没有改到点子上"直接有数
• 长任务可视化:get_run_progress 让 10-30 分钟的综合/实现不再是黑盒
• 新手引导:get_next_suggestion 根据项目状态告诉你下一步该干啥
• XDC 一键自修:xdc_auto_fix 自动补 IOSTANDARD 和 create_clock period
• 外部 Verilog 预检:verilog_compile_check 用 iverilog/verilator,比 Vivado 综合快 50 倍
• IP 老化检测:get_ip_status 扫出项目里哪些 IP 需要升级
• Commit 摘要:get_pre_commit_summary 生成 WNS/资源/CW 的 markdown 片段直接贴 commit body

详见 CHANGELOG。

设计哲学 — 为什么是 25 个工具而不是 500 个？

主流 Vivado MCP（如 SynthPilot）动辄 500+ 工具，每个工具本质是一行 Tcl 包装。问题是：

• 每个工具都占用 AI 上下文（工具签名注入到每次系统提示）→ 调不调都烧 token
• 大模型比我们更会拼 Tcl（create_bd_cell 这种就是写一行 Tcl 的事）
• 绝大多数 facade 工具做的事 run_tcl("...") 能做

本项目只保留真正有本地价值的工具——Tcl 做不了或做不好的事：

1. 结构化解析：IO / 时序报告 → JSON / 中文摘要（比原始表格省 token）
2. 本地知识库：CRITICAL WARNING 按 ID 分类 + 中文修复建议（Tcl 里写这个太难）
3. 跨命令协议：sentinel、会话管理、超时、比特流前置安全检查
4. 跨会话工具：compare_xci 纯 Python 对比两个 XCI 文件，不需要 Vivado

其他（BD / 仿真 / XSCT / 硬件调试 / IP 配置等）全部交给 run_tcl，让大模型自己拼 Tcl。

特性

• 双模式会话：默认 GUI 可视化（能看到 Vivado 图标 + Tcl Console 实时输出），也支持无头 CI 模式和 attach 已开 GUI
• 25 个精简工具 + 5 个智能 Hook — 覆盖完整 FPGA 开发流程 + 智能诊断 + 新手引导 + 外部工具链联动
• 智能诊断 — 综合/实现后自动提取 CRITICAL WARNING / ERROR 分类 + 中文修复建议（含 19 种已知 ID）
• IO 验证 — XDC 约束（支持 -dict 和传统两种语法）对比实际引脚分配，GT 端口不匹配标记为 CRITICAL
• IP 调试 — 查询 IP 所有 CONFIG.* 参数（含 GUI 隐藏参数）、纯 Python 对比两个 XCI 文件
• Bitstream 安全检查 — 生成比特流前自动检测 CRITICAL WARNING 并阻止（可 force 跳过）
• 结构化报告 — IO 和时序报告解析为 JSON，便于 AI 精确提取数值（不再有"假 PASS"陷阱）
• 安全转义 — safe_tcl 自动对路径/标识符做 Tcl list 转义，Windows 含空格/中文/$ 的路径也能用
• 多会话支持 — 同时管理多个独立 Vivado 实例（端口池 9999-10003）
• 跨平台 — 支持 Windows 和 Linux
• 零额外依赖 — 仅依赖 mcp SDK

快速开始

1. 安装

pip install vivado-mcp

2. 注入 Vivado（一次性）

vivado-mcp install

这会修改你 Vivado 的 Vivado_init.tcl，让以后启动 GUI 时自动开启 TCP server（端口 9999-10003）。原文件会备份，vivado-mcp uninstall 可恢复。

如果 Vivado 装在受保护目录（如 C:\Program Files\），用管理员身份运行命令即可。

3. 配置 Claude Code

将以下内容复制到 ~/.claude.json 的 mcpServers 字段中：

"vivado": {
  "command": "python",
  "args": ["-m", "vivado_mcp"],
  "env": {
    "VIVADO_PATH": "D:/Xilinx/Vivado/2024.1/bin/vivado.bat"
  },
  "type": "stdio"
}

将 VIVADO_PATH 替换为你的 Vivado 实际路径：

• Windows: "D:/Xilinx/Vivado/2019.1/bin/vivado.bat"
• Linux: "/opt/Xilinx/Vivado/2024.1/bin/vivado"
• 也可以不设置 VIVADO_PATH，将 Vivado bin 目录加入系统 PATH。

4. 重启 Claude Code

配置完成后重启 Claude Code，即可使用 25 个 Vivado 工具。

git clone https://github.com/mapleleavessssssss-wq/vivado-mcp.git
cd vivado-mcp
pip install -e ".[dev]"

会话模式

start_session 工具支持三种模式：

用户: 启动 GUI 会话
AI: [调用 start_session(mode="gui")]
    → 端口空 → spawn 新 Vivado;端口已有 → attach 到现有 GUI(0.3.19+)
    
用户: 我刚自己手动开了 Vivado GUI,直接接管
AI: [调用 list_sessions]   → 看到 <external@9999>(你手动开的)
    [调用 start_session(mode="gui")]   → 自动 attach,不会再开第二个 GUI

用户: 批处理跑 10 个项目
AI: [调用 start_session(mode="tcl")] → 无 GUI,跑得更快

工具列表

会话管理

Tcl 执行（核心）

设计流程

新手引导 & 工程摸底

诊断(独家差异化)

IP 调试

结构化报告

通用报告（power / drc / clock / methodology / cdc 等）请直接用run_tcl("report_power -return_string")，无需包装。

智能 Hook(Claude Code 独有)

仓库的 .claude/settings.json 预置了 5 个 Claude Code hook,让 AI 不只会"被动应答",还能主动守门:

首次打开本仓库时 Claude Code 会弹框:"检测到项目配置了 hook,是否信任?" — 选 Yes 即启用。

要禁用单个或全部:在 .claude/settings.local.json(个人本地文件,不进 git)写入 {"hooks": {}} 覆盖即可。

使用示例 — 一轮完整的调试闭环

下面是实机(Vivado 2019.1 + basys3 + Kintex-7)跑出来的真实片段,串起 get_critical_warnings → XDC 修复 → compare_with_last 验证 → 时序自动诊断 → 烧板的完整闭环。

起点:打开项目,立刻看 ERROR / CW 详情

用户: 打开 basys3_uart 工程看看为什么 impl 挂了
AI:  [start_session(mode="gui")]
     [run_tcl("open_project .../basys3_uart.xpr")]
     [get_critical_warnings(run_name="impl_1")]

     !! 发现 3 条 ERROR !!
     诊断概览: errors=3, critical_warnings=0, warnings=0

     --- [ERROR][DRC BIVC-1] IO_STANDARD_MISMATCH (1 条) ---
       首次出现: 第 165 行
       示例消息: Bank IO standard Vcc: Conflicting Vcc voltages in bank 14...
       建议: Bank 内 IOSTANDARD 不一致(同一 Bank 的端口用了不同电压,如 LVCMOS18 和 LVCMOS33)。
       修复: 在 XDC 给所有端口显式指定 IOSTANDARD,同 Bank 保持电平一致。

     --- [ERROR][Vivado_Tcl 4-23] DRC_FAILED (1 条) ---
       建议: DRC 失败导致 Placer 未运行。
       修复: 查看同一日志里前面的 [DRC xxx-N] 定位根因,常见是 BIVC-1/NSTD-1/UCIO-1。

     --- [ERROR][Common 17-39] STAGE_ABORT (1 条) ---
       建议: 前置阶段失败导致后续阶段未能启动。

诊断第一步就锁定根因:BIVC-1 在 Bank 14 有电压冲突,后两条 ERROR 都是连锁反应。

修 XDC + 再综合

用户: 按建议在 XDC 里给所有端口显式补 IOSTANDARD 再综合
AI:  [xdc_auto_fix(board="basys3", dry_run=false)]   # 0.3.3 一键补 IOSTANDARD
     [run_synthesis]
     [run_implementation]

验证真的修到了点 — compare_with_last 差分

用户: 确认一下修好了
AI:  [get_critical_warnings(run_name="impl_1", compare_with_last=True)]

     诊断概览: errors=0, critical_warnings=0, warnings=3

     === CW 差分报告(对比上次快照)===
     修复效果: 已消除 3 条 / 新出现 0 条 / 仍存在 0 条

     [-] 已消除(3):
       • [DRC BIVC-1] IO_STANDARD_MISMATCH
       • [Vivado_Tcl 4-23] DRC_FAILED
       • [Common 17-39] STAGE_ABORT

     结论: 修复生效,所有上次存在的问题均已消除。

不需要人工对比两份日志 —— 差分直接给结论:3 条 ERROR 都消了,修复生效。

时序违例?自动给 Tcl 修复命令(0.3.9 亮点)

换到一个 WNS 违例的大工程(PCIe XDMA):

用户: 时序没过,告诉我怎么改
AI:  [get_timing_report]

     === 时序摘要 === 状态: FAIL (时序违例)
       Setup  WNS = -9.247 ns  TNS = -495735.094 ns
              失败端点: 247261 / 247354
       Hold   WHS = +0.015 ns  THS = 0.000 ns

     --- 违例路径 Top 10 ---
       [1] SETUP slack -9.247 ns  [HIGH_FANOUT]
           起点: .../xdma_0/.../tready_thrtl_reg/C
           终点: .../pcie_7x_i/pcie_block_i/CFGPMTURNOFFOKN
           延迟分解: logic 0.309 ns  route 2.094 ns  skew -6.845 ns  levels=2
           建议: 布线延迟(2.094 ns)远大于逻辑延迟(0.309 ns),通常是高扇出或跨芯片走线。
                 先跑 `report_high_fanout_nets -fanout_greater_than 1000` 定位,
                 然后对主干寄存器加 `set_property MAX_FANOUT 50 [get_cells <...>]`,
                 或在综合阶段加 `-fanout_limit 50` 让工具自动复制寄存器。

       [2] SETUP slack -9.219 ns  [HIGH_FANOUT]
           ...

不再有"时序挂了,咋办"的空转 —— 工具直接按模式(CDC / HIGH_FANOUT / LONG_COMBO / IO_UNREGISTERED / UNKNOWN)分类,给出具体 Tcl 命令。

烧板前安全门 + 编程设备

用户: 修好后准备烧板
AI:  [check_bitstream_readiness]
     结论: READY — route_design Complete / WNS +0.026 ns / CW=8 (GT_LOC 都是 IP 内部,可忽略)

     [generate_bitstream]          # 自动拦截:有 CW 会阻止,可 force=True 跳过
     [program_device(bitstream_path="impl_1/top.bit")]

常用旁路工具

其他单次查询/对比用例:

# 对比两个 XCI 找出配置漂移
compare_xci(file_a="golden.xci", file_b="suspect.xci")
# → PF0_DEVICE_ID: A=9024 | B=9038
# → LINK_SPEED:    A=5.0_GT/s | B=8.0_GT/s

# 验证 GT 引脚实际布局是否和 XDC 一致(支持 -dict 语法)
verify_io_placement
# → !!! CRITICAL 不匹配 !!!  端口: pcie_7x_mgt_rtl_0_rxp[0]
#    XDC: AA4 | 实际: M6

# 任意 Tcl — AI 拼命令的主力
run_tcl("foreach p [get_ports] { puts \"$p: [get_property PACKAGE_PIN $p]\" }")
safe_tcl("set_property PACKAGE_PIN {0} [get_ports {1}]", args=["W5", "clk"])

架构

AI Tool (Claude/Cursor/Codex) ──(stdio MCP)──▶  vivado-mcp
                                                    │
                              ┌─────────────────────┼──────────────────────┐
                              │                     │                      │
                              ▼                     ▼                      ▼
                      SubprocessSession        GuiSession             GuiSession
                      (mode="tcl")             (mode="gui")           (mode="attach")
                              │                     │                      │
                     vivado -mode tcl        Popen + TCP:9999+       TCP:9999+ 连到
                     (子进程 stdio)          auto-spawn GUI          已开的 Vivado GUI

核心协议：

• subprocess 模式：catch + UUID sentinel（stdio 分帧，修复了 0.1.0 的行顺序 bug）
• GUI/attach 模式：TCP length-prefix framing（4 字节 BE + UTF-8 payload）
• 命令通过十六进制编码传输，防 Tcl 注入、支持任何字符

CLI 参考

开发

git clone https://github.com/mapleleavessssssss-wq/vivado-mcp.git
cd vivado-mcp
pip install -e ".[dev]"

# 运行测试（不需要 Vivado）
pytest

# 代码检查
ruff check src/ tests/

反馈与 Bug 提交

通过 Code Agent 提交 Bug

遇到问题?把下面的 prompt 复制到你的 agent(Claude Code、Cursor、Codex 等)中,它会自动收集环境信息并创建规范的 issue:

我在使用 vivado-mcp (https://github.com/mapleleavessssssss-wq/vivado-mcp) 时遇到了问题。

请帮我提交一个 GitHub issue,按以下步骤操作:

1. 收集我的环境信息:
   - 操作系统: 运行 `[System.Environment]::OSVersion.VersionString`(PowerShell)或 `systeminfo | findstr /B /C:"OS"`(cmd)
   - Python 版本: 运行 `python --version`
   - vivado-mcp 版本: 运行 `vivado-mcp version`(或 `pip show vivado-mcp`)
   - Vivado 版本: 运行 `vivado -version`(若 vivado 在 PATH 中);否则从我项目的 .xpr 文件里抓 Project 标签
   - 当前 Vivado 进程: PowerShell 跑 `Get-Process | Where-Object { $_.ProcessName -like "*vivado*" }`
   - MCP 客户端类型(Claude Code / Cursor / Codex 等)及版本
   - 我使用的 Vivado 模式(`gui` / `tcl` / `attach`)

2. 询问我:
   - 期望的行为是什么
   - 实际发生了什么
   - 复现步骤(从 `start_session` 开始的完整工具调用序列)
   - 相关的工具输出 / 错误日志(优先 `get_critical_warnings` 或 `get_run_progress` 的输出)

3. 使用 `gh issue create` 在 GitHub 上创建 issue,格式如下:
   - 标题: 简洁的问题概述,前缀建议 `[bug]` / `[feature]` / `[docs]`
   - 正文包含以下部分: **环境信息**、**问题描述**、**复现步骤**、**期望行为 vs 实际行为**、**相关日志**
   - 如果是 bug 请添加 `bug` 标签;如果涉及特定工具(如 `get_critical_warnings`),在标题里点出来

仓库: mapleleavessssssss-wq/vivado-mcp

直接提 issue

也可以直接到 GitHub Issues 提交 —— 麻烦带上 vivado-mcp version、Vivado 版本、复现步骤。

文档

• CHANGELOG — 版本变更历史
• 迁移指南 0.1 → 0.2 — 每个被删工具的 run_tcl/safe_tcl 替代
• 审计报告 — 0.1.0 的 7 个 bug 根因分析
• IP 调试实践手册 — PCIe GT 映射调试、XCI 配置对比等实战

许可证

Apache License 2.0