EDA Tools MCP Server

Реализация статьи: MCP4EDA: LLM-Powered Model Context Protocol RTL-to-GDSII Automation with Backend Aware Synthesis Optimization

Полнофункциональный сервер Model Context Protocol (MCP), обеспечивающий интеграцию инструментов автоматизации проектирования электроники (EDA) для ИИ-ассистентов, таких как Claude Desktop и Cursor IDE. Этот сервер позволяет ИИ выполнять синтез Verilog, симуляцию, потоки проектирования ASIC и анализ сигналов через единый интерфейс.

• Наш сайт

Демонстрация

https://github.com/user-attachments/assets/65d8027e-7366-49b5-8f11-0430c1d1d3d6

Демонстрация EDA MCP Server, показывающая синтез Verilog, симуляцию и поток проектирования ASIC

Возможности

• Синтез Verilog: Синтез кода Verilog с использованием Yosys для различных целей FPGA (generic, ice40, xilinx)

• Симуляция Verilog: Симуляция проектов с использованием Icarus Verilog с автоматическим выполнением тестбенчей

• Просмотр сигналов: Запуск GTKWave для визуализации VCD-файлов и анализа сигналов

• Поток проектирования ASIC: Полный цикл RTL-to-GDSII с использованием OpenLane и интеграцией Docker

• Просмотр топологии: Открытие файлов GDSII в KLayout для проверки физического дизайна

• Анализ отчетов: Чтение и анализ отчетов OpenLane для оценки метрик PPA и качества проекта

Предварительные требования

Перед использованием этого MCP-сервера необходимо установить следующие инструменты EDA:

1. Yosys (Синтез Verilog)

macOS (Homebrew):

brew install yosys

Ubuntu/Debian:

sudo apt-get update
sudo apt-get install yosys

Из исходного кода:

# Install prerequisites
sudo apt-get install build-essential clang bison flex \
    libreadline-dev gawk tcl-dev libffi-dev git \
    graphviz xdot pkg-config python3 libboost-system-dev \
    libboost-python-dev libboost-filesystem-dev zlib1g-dev

# Clone and build
git clone https://github.com/YosysHQ/yosys.git
cd yosys
make -j$(nproc)
sudo make install

Альтернатива - OSS CAD Suite (Рекомендуется): Загрузите полный набор инструментов с: https://github.com/YosysHQ/oss-cad-suite-build/releases

2. Icarus Verilog (Симуляция)

macOS (Homebrew):

brew install icarus-verilog

Ubuntu/Debian:

sudo apt-get install iverilog

Windows: Загрузите установщик с: https://bleyer.org/icarus/

3. GTKWave (Просмотр сигналов)

Прямые загрузки (Рекомендуется):

• Windows: Загрузите с SourceForge

• macOS: Загрузите с SourceForge или используйте Homebrew: brew install --cask gtkwave

• Linux: Загрузите с SourceForge или используйте менеджер пакетов: sudo apt-get install gtkwave

Альтернативные методы установки:

# macOS (Homebrew)
brew install --cask gtkwave

# Ubuntu/Debian
sudo apt-get install gtkwave

# Build from source (all platforms)
git clone https://github.com/gtkwave/gtkwave.git
cd gtkwave
meson setup build && cd build && meson install

4. Docker Desktop (Рекомендуется для OpenLane)

Прямые загрузки:

• Windows: Загрузить Docker Desktop для Windows

• macOS: Загрузить Docker Desktop для Mac или brew install --cask docker

• Linux: Загрузить Docker Desktop для Linux

Установка:

1. Загрузите и установите Docker Desktop с официального сайта

2. Запустите Docker Desktop и убедитесь, что он работает

3. Проверьте установку: docker run hello-world

Примечание: Docker Desktop включает Docker Engine, Docker CLI и Docker Compose в одном пакете.

5. OpenLane (Поток проектирования ASIC)

Простой метод установки (Рекомендуется):

# Install OpenLane via pip
pip install openlane

# Pull the Docker image
docker pull efabless/openlane:latest

# Verify installation
docker run hello-world

Пример использования:

# Create project directory
mkdir -p ~/openlane-projects/my-design
cd ~/openlane-projects/my-design

# Create Verilog file (counter example)
cat > counter.v << 'EOF'
module counter (
    input wire clk,
    input wire rst,
    output reg [7:0] count
);
    always @(posedge clk or posedge rst) begin
        if (rst)
            count <= 8'b0;
        else
            count <= count + 1;
    end
endmodule
EOF

# Create configuration file
cat > config.json << 'EOF'
{
    "DESIGN_NAME": "counter",
    "VERILOG_FILES": ["counter.v"],
    "CLOCK_PORT": "clk",
    "CLOCK_PERIOD": 10.0
}
EOF

# Run the RTL-to-GDSII flow
python3 -m openlane --dockerized config.json

Ключевые преимущества:

• Флаг --dockerized автоматически обрабатывает все зависимости инструментов через Docker

6. KLayout (Просмотр топологии)

Прямые загрузки (Рекомендуется):

• Windows: Загрузить KLayout для Windows

• macOS: Загрузить KLayout для macOS или brew install --cask klayout

• Linux: Загрузить KLayout для Linux или sudo apt install klayout

Альтернативная установка:

# macOS (Homebrew)
brew install --cask klayout

# Ubuntu/Debian
sudo apt install klayout

Установка

1. Клонирование и сборка MCP-сервера

git clone https://github.com/NellyW8/mcp-EDA
cd mcp-EDA
npm install
npm run build
npx tsc   

2. Структура проекта

mcp-EDA/
├── src/
│   └── index.ts          # Main server code
├── build/
│   └── index.js          # Compiled JavaScript
├── package.json
├── tsconfig.json
└── README.md

Конфигурация

Интеграция Docker Desktop MCP

Этот метод использует встроенное расширение MCP в Docker Desktop для максимально простой настройки.

Предварительные требования

• Установлен и запущен Docker Desktop 4.39.0+

• Установлен Claude Desktop

Шаги настройки

1. Установка расширения Docker Desktop:

   • Запустите Docker Desktop

   • Перейдите в "Extensions" в левом меню

   • Найдите "AI Tools" или "Docker MCP Toolkit"

   • Установите расширение "Labs: AI Tools for Devs"

2. Настройка соединения Docker MCP:

   • Откройте установленное расширение "Labs: AI Tools for Devs"

   • Нажмите на иконку шестеренки в правом верхнем углу

   • Выберите вкладку "MCP Clients"

   • Нажмите "Connect" для "Claude Desktop" или "Cursor IDE"

   Это автоматически настроит Claude Desktop и Cursor IDE с помощью:

   {
     "mcpServers": {
       "MCP_DOCKER": {
         "command": "docker",
         "args": [
           "run",
           "-i",
           "--rm",
           "alpine/socat",
           "STDIO",
           "TCP:host.docker.internal:8811"
         ]
       }
     }
   }

Настройка Cursor IDE

1. Добавьте ваш EDA MCP Server:

   • Найдите файл конфигурации Claude Desktop, Settings > Developer > Edit Config:

     • macOS: ~/Library/Application Support/Claude/claude_desktop_config.json

     • Windows: %APPDATA%\Claude\claude_desktop_config.json

   • Добавьте ваш EDA-сервер в существующую конфигурацию:

   {
     "mcpServers": {
       "MCP_DOCKER": {
         "command": "docker",
         "args": [
           "run",
           "-i",
           "--rm",
           "alpine/socat",
           "STDIO",
           "TCP:host.docker.internal:8811"
         ]
       },
       "eda-mcp": {
         "command": "node",
         "args": [
           "/absolute/path/to/your/eda-mcp-server/build/index.js"
         ],
         "env": {
           "PATH": "/usr/local/bin:/opt/homebrew/bin:/usr/bin:/bin",
           "HOME": "/your/home/directory"
         }
       }
     }
   }

2. Перезапустите Claude Desktop и убедитесь, что оба сервера запущены в Settings > Developer.

Настройка Cursor IDE

1. Откройте настройки Cursor:

   • Нажмите Ctrl + Shift + P (Windows/Linux) или Cmd + Shift + P (macOS)

   • Найдите "Cursor Settings"

   • Перейдите в "MCP" на боковой панели

2. Добавьте MCP-сервер: Нажмите "Add new MCP server" и настройте:

    {
     "mcpServers": {
       "MCP_DOCKER": {
         "command": "docker",
         "args": [
           "run",
           "-i",
           "--rm",
           "alpine/socat",
           "STDIO",
           "TCP:host.docker.internal:8811"
         ]
       },
       "eda-mcp": {
         "command": "node",
         "args": [
           "/absolute/path/to/your/eda-mcp-server/build/index.js"
         ],
         "env": {
           "PATH": "/usr/local/bin:/opt/homebrew/bin:/usr/bin:/bin",
           "HOME": "/your/home/directory"
         }
       }
     }
   }

3. Включите инструменты MCP:

   • Перейдите в Cursor Settings → MCP

   • Включите сервер "eda-mcp"

   • Статус сервера должен измениться на "Connected"

Примеры использования

1. Синтез Verilog

Ask Claude: "Can you synthesize this counter module for an ice40 FPGA?"

module counter(
    input clk,
    input rst,
    output [7:0] count
);
    reg [7:0] count_reg;
    assign count = count_reg;
    
    always @(posedge clk or posedge rst) begin
        if (rst)
            count_reg <= 8'b0;
        else
            count_reg <= count_reg + 1;
    end
endmodule

2. Симуляция Verilog

Ask Claude: "Please simulate this adder with a testbench"

// Design
module adder(
    input [3:0] a,
    input [3:0] b,
    output [4:0] sum
);
    assign sum = a + b;
endmodule

// Testbench will be generated automatically or you can provide one

3. Поток проектирования ASIC

Ask Claude: "Run the complete ASIC flow for this design with a 10ns clock period"

module simple_cpu(
    input clk,
    input rst,
    input [7:0] data_in,
    output [7:0] data_out
);
    // Your RTL design here
endmodule

Что вы получите после завершения:

• runs/RUN_*/final/gds/design.gds - Итоговая топология GDSII

• runs/RUN_*/openlane.log - Полный лог выполнения

• runs/RUN_*/reports/ - Отчеты по временным характеристикам, площади и энергопотреблению

• Все промежуточные результаты (файлы DEF, списки соединений и т.д.)

4. Анализ сигналов

Ask Claude: "View the waveforms from the simulation with project ID: abc123"

Устранение неполадок

Распространенные проблемы

1. MCP-сервер не обнаружен:

   • Проверьте абсолютный путь в конфигурации

   • Убедитесь, что Node.js установлен и доступен

   • Перезапустите Claude Desktop/Cursor после изменения конфигурации

2. Ошибки прав доступа Docker:

   sudo groupadd docker
   sudo usermod -aG docker $USER
   sudo reboot

3. Ошибки "Инструмент не найден":

   • Проверьте установку инструментов: yosys --version, iverilog -V, gtkwave --version

   • Проверьте переменную окружения PATH в конфигурации MCP

   • На macOS убедитесь, что пути Homebrew включены: /opt/homebrew/bin

4. Тайм-аут OpenLane:

   • Сервер имеет 10-минутный тайм-аут для потоков OpenLane

   • Для сложных проектов рассмотрите возможность упрощения или выполнения нескольких итераций

5. Проблемы с графическим интерфейсом GTKWave/KLayout:

   • На macOS: GTKWave/KLayout могут потребовать ручного одобрения в настройках "Безопасность и конфиденциальность"

   • На Linux: Убедитесь, что X11 forwarding работает при использовании удаленных систем

   • На Windows: Убедитесь, что графические приложения могут запускаться из командной строки

Отладка

1. Проверьте логи MCP-сервера:

   • Claude Desktop: ~/Library/Logs/Claude/mcp*.log (macOS)

   • Cursor: Проверьте панель настроек MCP на наличие сообщений об ошибках

2. Протестируйте инструменты вручную:

   yosys -help
   iverilog -help
   docker run hello-world
   gtkwave --version
   klayout -v

3. Проверьте среду Node.js:

   node --version
   npm --version

Поддержка

По вопросам и проблемам:

• Ознакомьтесь с разделом устранения неполадок выше

• Просмотрите логи MCP-сервера

• Протестируйте отдельные инструменты вручную

• Откройте issue с подробными сообщениями об ошибках и информацией об окружении

Примечание: Этот MCP-сервер требует локальной установки инструментов EDA. Сервер выступает в качестве моста между ИИ-ассистентами и вашей локальной цепочкой инструментов EDA, обеспечивая сложные рабочие процессы проектирования оборудования через взаимодействие на естественном языке.

Цитирование

@misc{wang2025mcp4edallmpoweredmodelcontext,
      title={MCP4EDA: LLM-Powered Model Context Protocol RTL-to-GDSII Automation with Backend Aware Synthesis Optimization}, 
      author={Yiting Wang and Wanghao Ye and Yexiao He and Yiran Chen and Gang Qu and Ang Li},
      year={2025},
      eprint={2507.19570},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.AR},
      url={https://arxiv.org/abs/2507.19570}, 
}