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前言
一、PYNQ-Z2 开发板板卡介绍
二、环境配置与板卡启动
- 1. 软硬件准备
- 2. 烧写镜像
- 3. 连接 PC，上电启动
三、给电脑配置一个静态的 IP
四、连接到 Jupyter
五、Samba 文件共享
六、例程测试
总结

前言

PYNQ 即 python+ZYNQ ，ZYNQ 分为 PS 和 PL 两个部分。PS 有两个 ARM 的核，在上面运行 linux 操作系统，在操作系统上再运行 python。PL 部分就是 FPGA 的逻辑资源，开发者在 PL 中添加 IP 或者将自己用 C 或者 HDL 语言写好的模块封装成 IP，这些 IP 都被连接到 PS 端，一般都是通过 AXI 总线。
PYNQ 有一个特有的库叫 overlay，使用这个库可以对连接到 PS 端的接口进行解析，进而控制 FPGA 逻辑资源及 IO。每次当你需要开始一个新的涉及 PL 端的开发的时候，先在 vivado 里面建一个工程，添加你需要的各种 IP，然后以 ZYNQ 为核心连接的设计，经过编译后，生成一个 bit 文件和一个 tcl 文件。bit 文件就是你的硬件设计，tcl 文件描述了接口关系。将这两个文件复制到 PYNQ 的目录下，即可进行调用。

一、PYNQ-Z2 开发板板卡介绍

PYNQ-Z2 开发板以 ZYNQ XC7Z020 FPGA 为核心，配备有以太网，HDMI 输入/输出，MIC 输入，音频输出，Arduino 接口，树莓派接口，2 个 Pmod，用户 LED，按钮和开关。兼容树莓派连接器、Arduino 屏蔽连接器以及 Pmod 连接器可以支持多种配件拓展，同时这些接口也可以用作 GPIO。
PYNQ-Z2 开发板是 PYNQ 开源框架的硬件平台。在 ARM A9 CPU 上运行的软件包括：
- 载有 Jupyter Notebooks 设计环境的网络服务器
- IPython 内核和程序包
- Linux
- FPGA

二、环境配置与板卡启动

1. 软硬件准备

硬件：PC、PYNQ-Z2 开发板、以太网线、Micro USB 数据线、电源（7~15V）、8G 以上 Micro SD 卡及读卡器；
软件：镜像烧写软件（如 Win32DiskImager）、vivado/HLS：2018、PYNQ 系统镜像、支持 Jupyter 浏览器；

2. 烧写镜像

下载 PYNQ-Z2 镜像文件并解压
安装镜像烧写软件 Win32DiskImager
将插入SD 卡的读卡器插入电脑，烧写镜像文件
- Windows 系统：使用 win32DiskImager 烧写。Image File 选择下载好的镜像文件，Device 选择 SD 卡的位置。
- 烧写完成后，将显示写入成功。

3. 连接 PC，上电启动

将 Boot 跳线设置为 SD 位置。（这会将电路板设置为从 Micro-SD 卡启动）；
Micro-USB 为板卡供电，将电源跳线设置到 USB 位置（也可以通过跳线设置为REG，从外部 12V 电源调节器为板卡供电）；
将装有 PYNQ-Z2 镜像的 Micro SD 卡插入板卡下方的 Micro SD 卡插槽中；
使用 Micro USB 线将 PYNQ 开发板的 PROG UART（J14）接口连接到电脑。这将用来给 PYNQ 供电以及作为串口通信；
使用网线将 PYNQ 开发板连接到路由器或电脑（根据网线端口的选择，后续操作会有不同）；
将开关拨到 ON 以打开 PYNQ，等待系统启动。大约一分钟后将有两个蓝色的LED 和四个黄绿色的 LED 同时闪动，随后蓝色 LED 关闭，四个黄绿色的 LED 灯亮，此时系统启动完毕。

PYNQ 启动

三、给电脑配置一个静态的 IP

如果 PYNQ 通过网线连接到了电脑，需要先设置电脑的 IP 地址，将 pc 端的 IP 地址改为192.168.2.100
- 选择网络和 Internet > 以太网，
- 选择IPV4的设置，点击编辑，
- 将其改为192.168.2.x（不是99就可以了，不然和开发板的重复了），
- 子网掩码默认都是255.255.255.0，网关不用管，然后保存。

四、连接到 Jupyter

访问 http://192.168.2.99:9090，密码为 xilinx
登录成功

五、Samba 文件共享

在 Windows 下访问 PYNQ 主目录，在文件资源管理器输入\\192.168.2.99，可以实现文件在板子和电脑间传递，Samba 服务器的用户名和密码都是 xilinx。
点击“确定”按钮后，会显示 PYNQ 的默认用户“xilinx” 的用户文件夹
该文件夹对应开发板的 /home/xilinx 目录

六、例程测试

实验一：按键控制 LED

打开 base>board 文件夹中的 board_btn_leds.ipynb 文件。点击工具栏的 run 图标或者选择 Cell->Run 运行代码代码如下（示例）：
这个项目中，按下 PYNQ 开发板上的按键 0 可改变彩色 LED 的颜色，按键 1 可开启从右到左的流水灯，按键 2 可开启从左到右的流水灯，按键 3 结束运行。

from time import sleep
from pynq.overlays.base import BaseOverlay
base = BaseOverlay("base.bit")
Delay1 = 0.3
Delay2 = 0.1
color = 0
#定义寄存器
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) % 8for 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()

按键控制 LED

实验一：动态实时面部识别
- 将 PYNQ 开发板的 USB HOST 连接 USB 摄像头，PYNQ 开发板的 HDMI OUT 连接到显示器。
- 打开 base>video 文件夹下的 opencv_face_detect_webcam.ipynb，依次运行。

总结

以上就是 PYNQ-Z2 环境搭建与测试过程。

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