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【PYNQ-Z2试用体验】玩转PYNQ系列:一、板卡简介与资源整理

2018-12-31 10:53:17  596 PYNQ FPGA FPGA开发板 python 嵌入式
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本帖最后由 枫雪天 于 2018-12-31 10:53 编辑

       非常幸运能够获得这次的试用机会,对Xilinx的Zynq系列FPGA心仪已久,正准备趁年关学习一下,与电子发烧友本次发布的PYNQ-Z2试用活动不期而遇,亦是缘分。
       接下来进入正题。
一、PYNQ简介
       PYNQ 是一个开源框架,目标是使嵌入式编程人员能够在无需设计可编程逻辑电路的情况下即可充分发挥 Xilinx Zynq全可编程SoC的功能。与常规方式不同的是通过PYNQ,设计人员可以通过Python语言和库,利用Zynq中融合可编程逻辑和微处理器的优势来快速构建更强大的嵌入式系统,其代码可直接在支持PYNQ的开发板上进行开发和测试。
       而PYNQ-Z2就是支持PYNQ框架的一个开发板,目前官方Github上公开支持PYNQ框架的另外两个开发板是PYNQ-Z1和ZCU104。
       PYNQ项目Github地址:https://github.com/Xilinx/PYNQ
二、使用PYNQ能做什么?
       在应用PYNQ框架的开发板上,开发者除了可以使用Zynq系列芯片的传统FPGA开发方式,还可以使用基于Python的开发方式,此时可编程逻辑电路将作为硬件库导入并通过其API进行编程,其方式在通用平台上的Python开发几乎没有区别。
       相关的开发方向有并行计算、高速音视频处理、硬件加速算法研究、实时信号处理、实时控制系统、高速传输系统、机器学习/深度学习、计算机视觉、工业控制、物联网开发、加密、嵌入式计算加速等,应用范围非常广。
三、PYNQ-Z2板卡亮相
首先是包装箱美照。
外盒正
外盒底
板卡包装非常简洁,打开纸盒,粉色的PYNQ-Z2开发板由防静电袋包装,静静地躺在泡沫塑料的包裹中。
包装
盒中只有一块开发板,为保证正常开发,我们需要自备Micro-SD卡、电源和USB、HDMI、网线等连接线。
接下来是板卡的整体和局部近照。
板卡正
板卡反
Zynq7020核心与内存芯片的近照:
核心
板卡出厂自带了散热片,跑复杂应用就安心多了。
网口与电源面的近照:
网口侧
音频

Arduino型接口与Raspberry Pi型接口近照:
端口

开关和LED指示灯:
开关1
开关2
板卡上硬件资源主要分布在正面,我们对正面资源进行图解:
图解
板卡的“心脏”-- Zynq 7020:
        芯片型号为ZYNQ XC7Z020-1CLG400C,其主要片内资源分为PS、PL两主要部分与其他外设。
        PS(Processing System):双核ARM Cortex-A9硬核处理器,一般工作频率650MHz;
        PL(Programmable Logic):Artix-7系列可编程逻辑
                • 13,300 逻辑片,每个具有四个6输入LUT和8个触发器
                • 630 KB 的快速block RAM
                • 4 时钟管理片,每个片都有一个锁相环(PLL)和混合模式时钟管理器(MMCM)
                • 220 个DSP片
                • 片上模数转换器 (XADC)
        其他片内外设:
                • DDR3 内存控制器:带有8通道DMA和4个高性能AXI3从端口;
                • 高带宽外设控制器:1G以太网,USB 2.0, SDIO
                • 低带宽外设控制器: SPI, UART, CAN,I2C
                • 三种编程方式: JTAG, Quad-SPI flash, Micro-SD card
存储资源:
       512MB DDR3,16位总线,工作频率高达1050Mbps;
       16MB Quad-SPI Flash;
       Micro-SD卡插槽
供电系统:
       使用USB接口或7~15V直流电源供电
音视频接口:
       1路HDMI输入接口;
       1路HDMI输出接口;
       1个3.5mm音频输入接口;
       1个3.5mm音频输出接口
开关、按键和LED:
       按键开关x 4、拨动开关x 2、LED x 4、 RGB LED x 2
USB接口:
       Micro USB-UART 接口;
       Micro USB-JTAG 接口;
       USB OTG PHY(仅支持主机)
以太网:
       千兆以太网接口
扩展IO接口:
       PMOD标准接口 x 2;
       Arduino分布接口x 1;
       Raspberry Pi分布接口x 1

可见作为一款开发板,PYNQ-Z2的资源是相当丰富的,已经满足相当多的应用的要求。

四、相关设计、文档与软件整理(来自网络)
PYNQ官方网站(http://www.pynq.io/)

PYNQ板卡资源
• PYNQ-Z2 User Manual (PDF)
(https://d2m32eurp10079.cloudfront.net/Download/pynqz2_user_manual_v1_0.pdf)
• PYNQ-Z2 Boot Image (https://d2m32eurp10079.cloudfront.net/Download/pynq_z2_v2.3.zip)
• PYNQ-Z2 Board File (for Pmod IP support please refere here)
(https://d2m32eurp10079.cloudfront.net/Download/pynq-z2.zip)
• Master XDC (http://www.tul.com.tw/download/pynq-z2_v1.0.xdc.zip)
• Protective Acrylic Case (PDF)
(http://www.tul.com.tw/download/PYNQ_Z2-AcrylicCaseDrawing.PDF)
• Zynq Datasheet (PDF)
(https://www.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds187-XC7Z010-XC7Z020-Data-Sheet.pdf)
• Zynq Manual (PDF)
(https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug585-Zynq-7000-TRM.pdf)
• Schematics (PDF)
(http://www.tul.com.tw/download/TUL_PYNQ%20Schematic_R12.pdf)

官方教学视频
1. 「10分钟轻松上手PYNQ(中文字幕)」(http://www.digilent.com.cn/studyinfo/67.html)

官方入门指导手册/实验指导手册
1. PYNQ中文入门指导手册及示例程序
http://f.digilent.com.cn/video_20170828_jxus4q5wb5tsm.rar?attname=PYNQ-Z1中文入门指导手册及示例程序.rar

社区资源整理:
1.「机器学习:如何在PYNQ-Z1上搭建开源二值神经网络BNN」(http://www.digilent.com.cn/community/385.html)
2.「Xilinx BNN-PYNQ框架入门」(https://github.com/Xilinx/BNN-PYNQ)
3.「论文 | 在PYNQ上实现深度递归神经网络语言模型」(http://www.digilent.com.cn/community/584.html)

PYNQ 开源项目作品:
1.「基于PYNQ的Launchpad」(http://www.digilent.com.cn/project/details/145.html)
2.「基于PYNQ智能识别计算器」(http://www.digilent.com.cn/project/details/138.html)
3.「基于PYNQ的双目视觉系统」(http://www.digilent.com.cn/project/details/140.html)
4.「基于PYNQ的智能便携运输轮」(http://www.digilent.com.cn/project/details/158.html)
5.「基于PYNQ的心电监测与分析装置」(http://www.digilent.com.cn/project/details/161.html)
6.「基于PYNQ与BNN深度学习的复杂环境探测机器人」(http://www.digilent.com.cn/project/details/164.html)
7.「基于PYNQ的手势识别手套」(http://www.digilent.com.cn/project/details/166.html)

Python入门视频教程:
1. 「从菜鸟到达人:Python入门宝典」(http://www.digilent.com.cn/studyinfo/53.html)

Vivado 最新版及各版本下载地址(百度云),感谢网友“FPGATopic”:
(https://www.cnblogs.com/ifpga/p/8975804.html)

PYNQ-Z2 启动镜像(百度云),本人提供,原地址下载速度实在慢:
(链接: https://pan.baidu.com/s/1L4oTwTbk6nWxU9j41sUzCw 提取码: 5152)


PYNQ-Z2开发板的探索之旅即将起航!



小萃米 2019-1-2 13:56:00
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杨义 2019-1-3 21:23:49
看着还不错
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jj1989 2019-1-4 09:11:10
不错,很详细,期待继续分享。
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