VS Code+Ubuntu环境下Chisel开发环境搭建全攻略（含WSL2配置）-编程阁

VS Code+Ubuntu环境下Chisel开发环境搭建全攻略（含WSL2配置）

最近几年，硬件描述语言领域出现了一股新潮流——用高级编程语言来设计硬件。Chisel（Constructing Hardware in a Scala Embedded Language）正是这一趋势下的产物。作为一个基于Scala的领域特定语言（DSL），Chisel让硬件设计变得更像软件开发，这对于习惯传统Verilog/VHDL的工程师来说，可能需要一个适应过程，但一旦掌握，开发效率将大幅提升。

本文将手把手带你完成从零开始的Chisel开发环境搭建，涵盖Ubuntu原生系统和WSL2两种环境。无论你是完全没有Scala/Verilog背景的新手，还是想尝试新工具的资深工程师，都能找到适合自己的配置方案。我们会重点解决环境配置中的常见坑点，比如Java版本冲突、sbt下载慢等问题。

1. 环境准备：选择你的开发平台

在开始之前，你需要决定使用哪种开发环境。目前主流的有三种选择：

原生Ubuntu系统：性能最佳，适合长期进行Chisel开发的用户
WSL2（Windows Subsystem for Linux）：Windows用户的折中方案
云开发环境（如GitHub Codespaces）：免配置，但网络依赖性强

提示：如果你主要使用Windows系统，WSL2是最佳选择。它比虚拟机更轻量，又能提供完整的Linux开发体验。

1.1 WSL2环境配置（仅Windows用户）

如果你选择WSL2，需要先完成以下准备工作：

# 以管理员身份打开PowerShell执行 wsl --install -d Ubuntu-22.04 wsl --set-default-version 2

安装完成后，在开始菜单中启动Ubuntu终端，进行初始设置：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y sudo apt install build-essential git curl -y

验证WSL2版本：

wsl --list --verbose

应该能看到类似这样的输出：

NAME	STATE	VERSION
Ubuntu-22.04	Running	2

1.2 原生Ubuntu系统准备

对于使用原生Ubuntu系统的用户，确保系统已经更新到最新：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y sudo apt install build-essential git curl -y

2. 基础工具链安装

Chisel开发需要几个核心组件：Java运行时、Scala编译器和sbt构建工具。以下是详细的安装步骤。

2.1 Java开发环境配置

Chisel需要Java 8或11，推荐使用OpenJDK 11：

sudo apt install openjdk-11-jdk -y

验证安装：

java -version

应该能看到类似输出：

openjdk version "11.0.22" 2024-01-16 OpenJDK Runtime Environment (build 11.0.22+7-post-Ubuntu-0ubuntu222.04.1) OpenJDK 64-Bit Server VM (build 11.0.22+7-post-Ubuntu-0ubuntu222.04.1, mixed mode, sharing)

注意：如果你的系统中有多个Java版本，可以使用update-alternatives来管理默认版本。

2.2 安装sbt构建工具

sbt是Scala项目的标准构建工具。由于官方源的版本可能较旧，我们手动添加sbt仓库：

echo "deb https://repo.scala-sbt.org/scalasbt/debian all main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/sbt.list echo "deb https://repo.scala-sbt.org/scalasbt/debian /" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/sbt_old.list curl -sL "https://keyserver.ubuntu.com/pks/lookup?op=get&search=0x2EE0EA64E40A89B84B2DF73499E82A75642AC823" | sudo apt-key add sudo apt update sudo apt install sbt -y

验证安装：

sbt sbtVersion

首次运行会下载大量依赖，可能需要较长时间。完成后会显示类似：

[info] 1.9.7

2.3 解决sbt下载慢的问题

国内用户可能会遇到sbt下载依赖慢的问题。可以通过以下方法加速：

创建~/.sbt/repositories文件：

mkdir -p ~/.sbt/repositories

添加以下内容：

[repositories] local maven-central: https://maven.aliyun.com/repository/public typesafe-ivy-releases: https://repo.typesafe.com/typesafe/ivy-releases/, [organization]/[module]/(scala_[scalaVersion]/)(sbt_[sbtVersion]/)[revision]/[type]s/[artifact](-[classifier]).[ext]

3. VS Code开发环境配置

VS Code是目前最适合Chisel开发的IDE，配合适当的插件可以提供接近专业EDA工具的开发体验。

3.1 安装VS Code

在Ubuntu/WSL2中安装VS Code：

sudo apt install wget gpg wget -qO- https://packages.microsoft.com/keys/microsoft.asc | gpg --dearmor > packages.microsoft.gpg sudo install -o root -g root -m 644 packages.microsoft.gpg /usr/share/keyrings/ sudo sh -c 'echo "deb [arch=amd64 signed-by=/usr/share/keyrings/packages.microsoft.gpg] https://packages.microsoft.com/repos/vscode stable main" > /etc/apt/sources.list.d/vscode.list' sudo apt update sudo apt install code -y

对于WSL2用户，也可以在Windows端安装VS Code，然后安装"Remote - WSL"扩展。

3.2 必备插件安装

打开VS Code后，安装以下关键插件：

Scala (Metals)：提供Scala语言支持
Scala Syntax：Scala语法高亮
Chisel3 Syntax Highlight：Chisel语法高亮
GitLens：Git集成
Rainbow Brackets：括号匹配高亮

安装完成后，按Ctrl+Shift+P打开命令面板，输入"Metals: New Scala project"创建一个测试项目验证环境是否正常。

4. 创建第一个Chisel项目

现在我们来创建一个标准的Chisel项目结构。

4.1 项目初始化

mkdir my-chisel-project && cd my-chisel-project mkdir -p src/main/scala touch build.sbt

编辑build.sbt文件，添加以下内容：

ThisBuild / scalaVersion := "2.13.10" ThisBuild / version := "0.1.0" lazy val root = (project in file(".")) .settings( name := "my-chisel-project", libraryDependencies += "edu.berkeley.cs" %% "chisel3" % "3.6.0", addCompilerPlugin("edu.berkeley.cs" % "chisel3-plugin" % "3.6.0" cross CrossVersion.full) )

4.2 编写第一个Chisel模块

创建src/main/scala/Hello.scala文件：

import chisel3._ class Hello extends Module { val io = IO(new Bundle { val led = Output(Bool()) }) val counter = RegInit(0.U(32.W)) counter := counter + 1.U io.led := counter(25) } object Hello extends App { (new chisel3.stage.ChiselStage).emitVerilog(new Hello(), Array("--target-dir", "generated")) }

4.3 编译并生成Verilog

在项目根目录运行：

sbt run

如果一切正常，你会在generated目录下看到生成的Verilog文件Hello.v。

5. 常见问题解决

在实际环境搭建过程中，你可能会遇到以下问题：

5.1 Java版本冲突

症状：sbt运行时出现"Unsupported major.minor version"错误

解决方案：

sudo update-alternatives --config java

选择Java 11对应的版本号。

5.2 WSL2中VS Code无法启动

症状：在WSL终端输入code .没有反应

解决方案：

在Windows端安装VS Code
安装"Remote - WSL"扩展
在WSL终端中运行：

code --install-extension ms-vscode-remote.remote-wsl

5.3 sbt下载卡住

症状：sbt在resolving dependencies阶段长时间无响应

解决方案：

按Ctrl+C中断当前进程
删除~/.ivy2和~/.sbt目录
按照前面"解决sbt下载慢的问题"一节配置镜像源
重新运行sbt命令

6. 进阶配置与优化

环境基本可用后，我们可以进行一些优化配置提升开发体验。

6.1 配置VS Code的Scala环境

在项目根目录创建.scalafmt.conf文件：

version = "3.7.14" maxColumn = 120 align.preset = more continuationIndent.defnSite = 2 assumeStandardLibraryStripMargin = true docstrings.style = Asterisk lineEndings = unix includeCurlyBraceInSelectChains = false includeNoParensInSelectChains = false optIn.breakChainOnFirstMethodDot = false rewrite.rules = [SortImports, RedundantBraces]

然后在VS Code设置中启用"Format on Save"。

6.2 添加测试支持

修改build.sbt，添加测试依赖：

libraryDependencies += "edu.berkeley.cs" %% "chiseltest" % "0.6.0" % "test"

创建测试目录和示例测试：

mkdir -p src/test/scala

创建src/test/scala/HelloTest.scala：

import chisel3._ import chiseltest._ import org.scalatest.flatspec.AnyFlatSpec class HelloTest extends AnyFlatSpec with ChiselScalatestTester { behavior of "Hello" it should "toggle led" in { test(new Hello()) { c => c.io.led.expect(false.B) c.clock.step(1 << 25) c.io.led.expect(true.B) } } }

运行测试：

sbt test

6.3 性能优化建议

对于WSL2用户，可以显著提升文件系统性能：

在Windows端创建%UserProfile%\.wslconfig文件
添加以下内容：

[wsl2] memory=8GB processors=4 localhostForwarding=true

重启WSL实例：

wsl --shutdown

对于大型项目，可以配置sbt的JVM参数。创建~/.sbt/1.0/sbtopts文件：

-J-Xmx4G -J-Xms2G -J-XX:+UseG1GC -J-XX:MaxGCPauseMillis=200

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