文章用于學(xué)習(xí)記錄

前言

• PYNQ 即 python+ZYNQ ，ZYNQ 分為 PS 和 PL 兩個部分。PS 有兩個 ARM 的核，在上面運(yùn)行 linux 操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)上再運(yùn)行 python。PL 部分就是 FPGA 的邏輯資源，開發(fā)者在 PL 中添加 IP 或者將自己用 C 或者 HDL 語言寫好的模塊封裝成 IP，這些 IP 都被連接到 PS 端，一般都是通過 AXI 總線。
• PYNQ 有一個特有的庫叫 overlay，使用這個庫可以對連接到 PS 端的接口進(jìn)行解析，進(jìn)而控制 FPGA 邏輯資源及 IO。每次當(dāng)你需要開始一個新的涉及 PL 端的開發(fā)的時候，先在 vivado 里面建一個工程，添加你需要的各種 IP，然后以 ZYNQ 為核心連接的設(shè)計，經(jīng)過編譯后，生成一個 bit 文件和一個 tcl 文件。bit 文件就是你的硬件設(shè)計，tcl 文件描述了接口關(guān)系。將這兩個文件復(fù)制到 PYNQ 的目錄下，即可進(jìn)行調(diào)用。

一、PYNQ-Z2 開發(fā)板板卡介紹

• PYNQ-Z2 開發(fā)板以 ZYNQ XC7Z020 FPGA 為核心，配備有以太網(wǎng)，HDMI 輸入/輸出，MIC 輸入，音頻輸出，Arduino 接口，樹莓派接口，2 個 Pmod，用戶 LED，按鈕和開關(guān)。兼容樹莓派連接器、Arduino 屏蔽連接器以及 Pmod 連接器可以支持多種配件拓展，同時這些接口也可以用作 GPIO。
• PYNQ-Z2 開發(fā)板是 PYNQ 開源框架的硬件平臺。在 ARM A9 CPU 上運(yùn)行的軟件包括：
  • 載有 Jupyter Notebooks 設(shè)計環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器
  • IPython 內(nèi)核和程序包
  • Linux
  • FPGA

二、環(huán)境配置與板卡啟動

1. 軟硬件準(zhǔn)備

硬件：PC、PYNQ-Z2 開發(fā)板、以太網(wǎng)線、Micro USB 數(shù)據(jù)線、電源（7~15V）、8G 以上 Micro SD 卡及讀卡器；
軟件：鏡像燒寫軟件（如 Win32DiskImager）、vivado/HLS：2018、PYNQ 系統(tǒng)鏡像、支持 Jupyter 瀏覽器；

2. 燒寫鏡像

• 下載 PYNQ-Z2 鏡像文件并解壓
  
  

• 安裝鏡像燒寫軟件 Win32DiskImager

• 將插入SD 卡的讀卡器插入電腦，燒寫鏡像文件

  • Windows 系統(tǒng)：使用 win32DiskImager 燒寫。Image File 選擇下載好的鏡像文件，Device 選擇 SD 卡的位置。
    

  • 燒寫完成后， 將顯示寫入成功。

3. 連接 PC，上電啟動

• 將 Boot 跳線設(shè)置為 SD 位置。（這會將電路板設(shè)置為從 Micro-SD 卡啟動）；
• Micro-USB 為板卡供電，將電源跳線設(shè)置到 USB 位置（也可以通過跳線設(shè)置為REG，從外部 12V 電源調(diào)節(jié)器為板卡供電）；
• 將裝有 PYNQ-Z2 鏡像的 Micro SD 卡插入板卡下方的 Micro SD 卡插槽中；
• 使用 Micro USB 線將 PYNQ 開發(fā)板的 PROG UART（J14）接口連接到電腦。這將用來給 PYNQ 供電以及作為串口通信；
• 使用網(wǎng)線將 PYNQ 開發(fā)板連接到路由器或電腦（根據(jù)網(wǎng)線端口的選擇，后續(xù)操作會有不同）；
• 將開關(guān)撥到 ON 以打開 PYNQ，等待系統(tǒng)啟動。大約一分鐘后將有兩個藍(lán)色的LED 和四個黃綠色的 LED 同時閃動，隨后藍(lán)色 LED 關(guān)閉，四個黃綠色的 LED 燈亮，此時系統(tǒng)啟動完畢。
  

三、給電腦配置一個靜態(tài)的 IP

• 如果 PYNQ 通過網(wǎng)線連接到了電腦，需要先設(shè)置電腦的 IP 地址，將 pc 端的 IP 地址改為192.168.2.100
  • 選擇網(wǎng)絡(luò)和 Internet > 以太網(wǎng)，
  • 選擇IPV4的設(shè)置，點擊編輯，
  • 將其改為192.168.2.x（不是99就可以了，不然和開發(fā)板的重復(fù)了），
  • 子網(wǎng)掩碼默認(rèn)都是255.255.255.0，網(wǎng)關(guān)不用管，然后保存。
    
    

四、連接到 Jupyter

• 訪問 http://192.168.2.99:9090，密碼為 xilinx
  
• 登錄成功
  

五、Samba 文件共享

• 在 Windows 下訪問 PYNQ 主目錄，在文件資源管理器輸入\\192.168.2.99，可以實現(xiàn)文件在板子和電腦間傳遞，Samba 服務(wù)器的用戶名和密碼都是 xilinx。
  

• 點擊“確定”按鈕后，會顯示 PYNQ 的默認(rèn)用戶“xilinx” 的用戶文件夾
  

• 該文件夾對應(yīng)開發(fā)板的 /home/xilinx 目錄
  

六、例程測試

• 實驗一：按鍵控制 LED

  • 打開 base>board 文件夾中的 board_btn_leds.ipynb 文件。點擊工具欄的 run 圖標(biāo)或者選擇 Cell->Run 運(yùn)行代碼代碼如下（示例）：
  • 這個項目中，按下 PYNQ 開發(fā)板上的按鍵 0 可改變彩色 LED 的顏色，按鍵 1 可開啟從右到左的流水燈，按鍵 2 可開啟從左到右的流水燈，按鍵 3 結(jié)束運(yùn)行。

  from time import sleep
  from pynq.overlays.base import BaseOverlay
  base = BaseOverlay("base.bit")
  Delay1 = 0.3
  Delay2 = 0.1
  color = 0
  #定義寄存器
  rgbled_position = [4,5]
  
  for led in base.leds:
  		led.on()
  while (base.buttons[3].read()==0):
  		if (base.buttons[0].read()==1)
  		color = (color+1) % 8
  		for led in rgbled_position:
  				base.rgbleds[led].write(color)
  				base.rgbleds[led].write(color)
  		sleep(Delay1)
  	elif (base.buttons[1].read()==1):
  		for led in base.leds:
  			led.off()
  		sleep(Delay2)
  		for led in base.leds:
  				led.toggle()
  				sleep(Delay2)
  	elif (base.buttons[2].read()==1):
  		for led in reversed(base.leds):
  				led.off()
  		sleep(Delay2)
  		for led in reversed(base.leds):
  				led.toggle()
  				sleep(Delay2)
  print('End of this demo ...')
  for led in base.leds:
  		led.off()
  		for led in rgbled_position:
  				base.rgbleds[led].off()
  

• 實驗一：動態(tài)實時面部識別
  • 將 PYNQ 開發(fā)板的 USB HOST 連接 USB 攝像頭，PYNQ 開發(fā)板的 HDMI OUT 連接到顯示器。
  • 打開 base>video 文件夾下的 opencv_face_detect_webcam.ipynb，依次運(yùn)行。
    
    
    

總結(jié)

以上就是 PYNQ-Z2 環(huán)境搭建與測試過程。

到了這里，關(guān)于PYNQ-Z2 鏡像燒錄&設(shè)備啟動&網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！