Vivado MCP Native

让 AI 处理 Vivado 的重复操作、报告读取和 Tcl 调用，你可以把精力放在 FPGA 架构、约束和问题判断上。

Vivado MCP Native 是一个面向 AMD/Xilinx Vivado 的本地 Model Context Protocol（MCP）服务器。它通过持久化 Vivado Tcl 会话，让 AI 客户端能够打开工程、运行综合与实现、生成比特流、读取时序和资源报告、控制仿真，并执行高级 Tcl 命令。

项目使用 Python subprocess 原生管理 Vivado 进程，可直接运行于 Windows 和 Linux，不依赖仅适用于类 Unix 环境的 pexpect。MCP 与 Vivado 都运行在用户本机，工程文件不会因为使用本项目而自动上传到云端。

[!IMPORTANT] 本项目不包含 Vivado。可用器件、IP、综合/实现功能和许可证能力，取决于本机安装的 AMD/Xilinx Vivado。

[!WARNING] PyPI 上的 vivado-mcp 属于另一个项目。本项目的安装包名称是 vivado-mcp-native。

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它可以做什么

类别	主要能力	典型用途
Vivado 会话	启动、停止、健康检查、状态统计、异常恢复	让 AI 复用同一个 Vivado Tcl 进程，避免每条命令都重新启动 Vivado
工程管理	打开/关闭 .xpr 工程、读取工程信息	检查目标器件、顶层模块、工程目录和当前工程状态
设计流程	运行综合、实现、生成比特流	自动执行 synth_1、impl_1 和 bitstream 流程，并核对实际运行状态
时序分析	获取 WNS、TNS、WHS、THS 和关键路径	判断是否满足时序，定位 setup/hold 违例及跨时钟问题
资源分析	查询 LUT、FF、BRAM、DSP、IO 使用率	判断设计是否放得下，分析资源热点和层次化占用
消息诊断	获取 ERROR、CRITICAL WARNING、WARNING	汇总综合和实现阶段的问题，辅助确定排查顺序
设计查询	查询层次结构、端口、网络和单元	核对综合后的连接关系、模块实例和信号名称
Vivado 仿真	启动/重启/步进仿真、读取信号、设置断点	运行 xsim，查看 testbench、波形对象和指定信号值
Tcl 扩展	执行任意 Vivado Tcl 命令	调用尚未封装为专用 MCP 工具的 Vivado 能力
大型报告	生成完整报告并按区段读取	避免超长报告一次性占满 AI 上下文窗口

可以直接对 AI 这样说

启动 Vivado，并检查当前会话是否健康。

打开 D:\FPGA\my_project\my_project.xpr，告诉我目标器件、顶层模块和当前运行状态。

运行综合，使用 8 个并行任务。完成后汇总 ERROR、CRITICAL WARNING 和资源利用率。

分析当前设计的时序，告诉我 WNS/TNS 是否满足，并列出最差的 10 条 setup 路径。

只分析 clk_250m 时钟域中经过 u_tdc 的失败路径，并给出可能的优化方向。

运行实现并生成 bitstream；每一步都确认 Vivado 的真实 STATUS 和 PROGRESS。

启动行为级仿真，运行 1 us，然后读取 /tb/dut/data_out 和 /tb/dut/valid。

执行 Tcl：report_drc -ruledecks default，并总结需要优先处理的问题。

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为什么使用这个项目

常见问题	Vivado MCP Native 的处理方式
Windows 下传统 pexpect 方案难以直接运行	使用原生 subprocess 启动 vivado.bat、vivado.cmd 或 Linux vivado
Vivado 启动慢	多次 MCP 调用复用同一个持久 Tcl 会话
Tcl 中包含引号、花括号、反斜杠或中文路径	使用 UTF-8 十六进制传输和唯一命令标记进行可靠分帧
本地化 Vivado 提示符可能变化	不依赖 Vivado% 提示符解析命令边界
长命令超时后容易留下 Vivado 子进程	超时后清理完整进程树，避免残留失步会话
报告太长，AI 无法一次读完	支持完整报告落盘并按行或正则表达式分段读取
不确定 Vivado 路径和编码是否正确	提供 vivado-mcp-native-doctor 一键诊断

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环境要求

组件	要求
操作系统	Windows 10/11 或 Linux
Python	3.10–3.12
Vivado	本机已经安装 AMD/Xilinx Vivado
许可证	覆盖计划使用的器件、IP 和设计流程
MCP 客户端	支持本地 stdio MCP Server

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安装

方式一：使用 pip 安装

Windows PowerShell：

py -m pip install --upgrade vivado-mcp-native

Linux：

python3 -m pip install --upgrade vivado-mcp-native

检查安装结果：

py -m pip show vivado-mcp-native
vivado-mcp-native-doctor --help

方式二：使用 pipx 安装（推荐）

pipx 会为 MCP Server 创建独立 Python 环境，减少与其他 Python 包的依赖冲突。

Windows：

py -m pip install --user --upgrade pipx
py -m pipx ensurepath
py -m pipx install vivado-mcp-native

Linux：

python3 -m pip install --user --upgrade pipx
python3 -m pipx ensurepath
python3 -m pipx install vivado-mcp-native

升级：

py -m pipx upgrade vivado-mcp-native

方式三：直接从 GitHub 安装

安装 master 分支最新源码：

py -m pip install --upgrade "git+https://github.com/Arthurzxy/vivado_mcp_native.git@master"

使用 pipx：

py -m pipx install --force "git+https://github.com/Arthurzxy/vivado_mcp_native.git@master"

不依赖本机 Git，也可以安装 GitHub ZIP：

py -m pip install --upgrade "https://github.com/Arthurzxy/vivado_mcp_native/archive/refs/heads/master.zip"

用于开发或修改源码：

git clone https://github.com/Arthurzxy/vivado_mcp_native.git
cd vivado_mcp_native
py -m pip install -e .

安装后提供的命令

命令	作用
vivado-mcp-native	启动 MCP stdio Server
vivado-mcp-native-doctor	检查 Python、Vivado、Tcl 和 Unicode 通信
vivado-mcp-win	兼容旧配置的 Server 别名
vivado-mcp-win-doctor	兼容旧配置的 Doctor 别名

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快速开始

第一步：确认 Vivado 启动文件

VIVADO_PATH 可以指向：

• 完整启动文件：vivado.bat、vivado.cmd、vivado.exe 或 Linux vivado；
• Vivado 的 bin 目录；
• Vivado 版本目录。

Windows 示例：

$env:VIVADO_PATH = "D:\Software\Xilinx\2025.2.1\Vivado\bin\vivado.bat"

Linux 示例：

export VIVADO_PATH="/tools/Xilinx/Vivado/2025.2/bin/vivado"

未显式配置时，Server 会检查系统 PATH 和常见安装目录。

第二步：运行 Doctor

vivado-mcp-native-doctor --vivado-path "D:\Software\Xilinx\2025.2.1\Vivado\bin\vivado.bat"

机器可读 JSON 输出：

vivado-mcp-native-doctor --vivado-path "D:\Software\Xilinx\2025.2.1" --json

Doctor 会依次检查：

1. Vivado 启动文件解析；
2. 持久 Tcl 会话启动；
3. Vivado 和 Tcl 版本查询；
4. Tcl 表达式执行；
5. 中文 Unicode 往返；
6. 会话健康状态；
7. Vivado 正常关闭。

Doctor 不会打开或修改用户工程。

第三步：配置 MCP 客户端

先查找安装后的命令路径：

(Get-Command vivado-mcp-native).Source

使用已安装的命令

把下面的 command 和 VIVADO_PATH 替换为你的实际路径：

{
  "mcpServers": {
    "vivado": {
      "command": "C:\\Users\\you\\.local\\bin\\vivado-mcp-native.exe",
      "env": {
        "VIVADO_PATH": "D:\\Software\\Xilinx\\2025.2.1\\Vivado\\bin\\vivado.bat"
      }
    }
  }
}

使用 Python 模块启动

适用于虚拟环境或 pip install 后不方便定位命令的情况：

{
  "mcpServers": {
    "vivado": {
      "command": "C:\\Users\\you\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python311\\python.exe",
      "args": ["-m", "vivado_mcp"],
      "env": {
        "VIVADO_PATH": "D:\\Software\\Xilinx\\2025.2.1\\Vivado\\bin\\vivado.bat"
      }
    }
  }
}

建议使用可执行文件的绝对路径，避免 MCP 客户端与终端使用不同 PATH。

配置保存后，完全退出并重新启动 MCP 客户端，然后让 AI 执行：

检查 Vivado MCP 的主机状态，启动会话并返回 Vivado 版本。

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推荐使用流程

1. vivado-mcp-native-doctor     检查本机环境
2. start_session                启动持久 Vivado Tcl 会话
3. open_project                 打开 .xpr 工程
4. get_project_info             确认器件、工程和顶层信息
5. run_synthesis                运行综合
6. get_messages                 查看错误和警告
7. get_timing_summary           检查 WNS/TNS/WHS/THS
8. get_utilization              检查 LUT/FF/BRAM/DSP/IO
9. run_implementation           运行布局布线
10. get_timing_paths            分析最差路径
11. generate_bitstream          生成比特流
12. stop_session                关闭 Vivado 并释放资源

综合和实现可能耗时较长。大型工程应在调用时增加 timeout，并根据 CPU 和内存情况设置合适的 jobs。

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MCP 工具说明

会话管理

• start_session：启动持久 Vivado Tcl 会话；
• stop_session：正常关闭 Vivado；
• session_status：查看命令数、错误数和会话统计；
• check_session_health：检查会话响应并按需恢复；
• get_host_status：查看主机名、可用内存和会话状态。

工程与设计流程

• open_project / close_project：打开或关闭 .xpr 工程；
• get_project_info：获取当前工程信息；
• run_synthesis：运行综合并验证 Vivado 的实际状态；
• run_implementation：运行 place and route；
• generate_bitstream：为已实现设计生成 bitstream。

报告与设计查询

• get_timing_summary：返回 WNS、TNS、WHS、THS 等结构化指标；
• get_timing_paths：按时钟、起点、终点或 through 对象过滤关键路径；
• get_utilization：返回 LUT、FF、BRAM、DSP 和 IO 使用率；
• get_clocks：获取时钟与约束信息；
• get_messages：分类读取 ERROR、CRITICAL WARNING 和 WARNING；
• get_design_hierarchy：读取综合后设计层次；
• get_ports / get_nets / get_cells：查询端口、网络和单元。

仿真

• set_simulation_top：设置 testbench 顶层；
• launch_simulation：启动行为级或综合/实现后仿真；
• run_simulation / step_simulation / restart_simulation：运行、步进或重启；
• get_signal_value / get_signal_values：读取一个或一组信号；
• get_scopes / get_simulation_objects：浏览仿真层次和对象；
• add_signals_to_wave：添加波形信号；
• add_breakpoint / remove_breakpoints：管理仿真断点；
• get_simulation_messages：读取仿真日志；
• close_simulation：关闭仿真。

高级能力

• run_tcl：执行任意 Vivado Tcl；
• generate_full_report：生成 timing、utilization、power、DRC 等完整报告；
• read_report_section：按行范围或正则表达式读取大型报告；
• request_feature / list_feature_requests：记录当前未覆盖的功能需求。

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工作原理

Claude / Cursor / Cline / Cherry Studio / 其他 MCP 客户端
                         │
                         │ MCP stdio / JSON-RPC
                         ▼
                 Vivado MCP Native
                         │
                         │ 持久 subprocess Tcl 会话
                         ▼
              AMD/Xilinx Vivado -mode tcl
                         │
                         ▼
                 本机 FPGA 工程与报告

每条 Tcl 命令会使用 UTF-8 十六进制编码并附加唯一标记。Server 分别提取标准输出、Tcl 返回值、返回码和错误栈，不依赖可能随语言环境变化的 Vivado% 提示符。

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常见问题

找不到 vivado-mcp-native 命令

py -m pipx ensurepath
(Get-Command vivado-mcp-native).Source

重启终端或把返回的绝对路径直接写入 MCP 客户端配置。

找不到 Vivado

先验证启动文件：

& "D:\Software\Xilinx\2025.2.1\Vivado\bin\vivado.bat" -mode tcl

随后运行：

vivado-mcp-native-doctor --vivado-path "D:\Software\Xilinx\2025.2.1\Vivado\bin\vivado.bat"

中文输出乱码

$env:VIVADO_MCP_OUTPUT_ENCODING = "gbk"

可设置为 utf-8、gbk，或与本机 Vivado Tcl 控制台一致的编码。

综合或实现超时

超时后 Server 会终止完整 Vivado 进程树，防止继续使用已经失步的会话。重新启动会话，并为大型工程设置更长的 timeout。

vivado-mcp 和 vivado-mcp-native 是同一个包吗

不是。安装本项目请始终使用：

py -m pip install vivado-mcp-native

更多 Windows 配置说明参见 WINDOWS_INSTALL.md。

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安全说明

run_tcl 可以按当前用户权限执行任意 Tcl，包括读写文件和启动外部程序。请注意：

• 只连接可信的 MCP 客户端和模型；
• 执行删除文件、重置工程或覆盖输出前检查目标路径；
• 对重要工程使用版本控制并保留备份；
• 不要把没有鉴权和隔离的 Vivado MCP 直接暴露到公网。

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官方 MCP Registry

官方 Registry 标识：

io.github.Arthurzxy/vivado-mcp-native

注册元数据位于 server.json，当前发布版本为 0.2.1，传输方式为本地 stdio。

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贡献

欢迎通过 Issue 或 Pull Request：

• 补充新的 Vivado 工具；
• 改进不同 Vivado 版本的兼容性；
• 增强报告解析；
• 补充 MCP 客户端配置示例；
• 修正文档或翻译。

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许可证与致谢

本项目使用 MIT License。

• 原始项目由 Corey Hahn 创建；
• 基于 Model Context Protocol；
• 集成 AMD/Xilinx Vivado。