描述

逐步了解如何為 Minized 創(chuàng)建可工作的 PYNQ 系統(tǒng)。

小型化作為低成本電路板為新開發(fā)人員提供了一個嘗試新功能或了解 FPGA 工作原理的切入點。本教程重點介紹如何使用現(xiàn)有工具為 Minized 創(chuàng)建 PYNQ 圖像，以便您對其進行修改、創(chuàng)建疊加和學(xué)習(xí)！

那么，讓我們開始吧！

準(zhǔn)備環(huán)境

第一步是為我們的 PYNQ 項目創(chuàng)建 BSP。為此，您可以為 Minized下載預(yù)構(gòu)建的 BSP或按照我的其他教程進行操作。

注意：我在創(chuàng)建本教程時跳過了一些步驟。如果您感到迷茫，請查看我以前的項目，如果您找不到解決方案，請發(fā)表評論。

注意：如果你需要干凈的 Ubuntu，你可以在這里下載一個：https ://1drv.ms/u/s!As37uPW_18jehTkymDK5EiuWbuC1?e=JBEgII密碼是“root”。用oracle虛擬盒子打開就行了。運行“setup_host.sh”（在 PYNQ 腳本文件夾中）并安裝 Xilinx 工具。

您將需要創(chuàng)建一些工作目錄。例如稱它為 Avnet。現(xiàn)在下載 Minized 的存儲庫并創(chuàng)建模板項目。

mkdir Avnet;
cd Avnet;
git clone https://github.com/Avnet/bdf.git --branch master;
git clone https://github.com/Avnet/hdl.git --branch 2019.1;
git clone https://github.com/Avnet/petalinux.git --branch 2019.1;

并從 Xilinx GitHub 下載 PYNQ 映像。

git clone https://github.com/Xilinx/PYNQ.git -b image_v2.5.4

修改 Vivado 項目

使用 Vivado 2019.1 打開項目

開放式塊設(shè)計

移除不必要的 IP 核并禁用未使用的 Zynq 接口（不必要）。

將“sdcard_mgr”IP 核添加到模塊設(shè)計中。

將“sdcard_mgr”連接到 Zynq EMIO 接口。

并修改約束：

打開“minized_petalinux.xdc”并添加：

#SD - CARD
set_property PACKAGE_PIN L15 [get_ports PMOD1_PIN1_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN1_0]

set_property PACKAGE_PIN M15 [get_ports PMOD1_PIN2_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN2_0]

set_property PACKAGE_PIN L14 [get_ports PMOD1_PIN3_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN3_0]

set_property PACKAGE_PIN M14 [get_ports PMOD1_PIN4_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN4_0]

set_property PACKAGE_PIN K13 [get_ports PMOD1_PIN7_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN7_0]

set_property PACKAGE_PIN L13 [get_ports PMOD1_PIN8_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN8_0]

set_property PACKAGE_PIN N13 [get_ports PMOD1_PIN9_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN9_0]

set_property PACKAGE_PIN N14 [get_ports PMOD1_PIN10_0]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports PMOD1_PIN10_0]

保存模塊設(shè)計并生成新的比特流。

單擊文件 → 導(dǎo)出 → 硬件以導(dǎo)出項目 HDF。

這將創(chuàng)建新的“MINIZED_wrapper.hdf”

注意：我已經(jīng)刪除了 previous.hdf 文件

修改 Petalinux 項目

注意：如果你不想玩 petalinux，你可以跳過這整個部分。只需下載一個 Avnet 的 BSP 并將其用于創(chuàng)建 PYNQ rootfs，使用它對 EMMC 內(nèi)存進行編程（使用最小的 petalinux 映像和 USB 記憶棒并將文件復(fù)制到 EMMC）。使用其他引導(dǎo)到 EMMC 的 BOOT.bin。稍后 PYNQ 將下載覆蓋并覆蓋由 BOOT.bin 編程的比特流。

轉(zhuǎn)到由 Avnet 腳本或 BSP 創(chuàng)建的 petalinux 項目

petalinux-create -t project -n MzPynq --template zynq

更改 petalinux 項目的引用 HDF。

此命令將在 MINIZED.sdk 文件夾中搜索.hdf 文件。如果有兩個.hdf 文件，petalinux 會返回錯誤。

petalinux-config --get-hw-description=../../../hdl/Projects/minized_petalinux/MINIZED_2019_1/MINIZED.sdk/

（可選）啟用 FPGA 管理器。

轉(zhuǎn)到圖像打包配置并將根文件系統(tǒng)更改為 SD 卡。Image.ub 將在 /dev/mmcblk0p2 分區(qū)上搜索 rootfs。

修改引導(dǎo)順序以在主 sd 上查找“image.ub”

保存并退出。

轉(zhuǎn)到 MzPynq → 項目規(guī)范 → 元用戶 → recipes-bsp → 設(shè)備樹 → system_user.dtsi

cd project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/
gedit system_user.dtsi

并更改設(shè)備樹

/include/ "system-conf.dtsi"
/ {

	aliases {
		serial0 = &uart1;
		serial1 = &uart0;
	};
		
};

&flash0 {
	compatible = "micron,n25q128", "jedec,spi-nor";
};

/{
	usb_phy0: usb_phy@0 {
		compatible = "ulpi-phy";
		#phy-cells = <0>;
		reg = <0xe0002000 0x1000>;
		view-port = <0x0170>;
		drv-vbus;
	};
};

&usb0 {
	dr_mode = "otg";
	usb-phy = <&usb_phy0>;
} ;

&qspi {
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <0>;
	flash0: flash@0 {
		compatible = "micron,m25p80";
		reg = <0x0>;
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		spi-max-frequency = <50000000>;
	};
};

/* SD Interface for PMOD */
&sdhci0 {
	status = "okay"; 
	non-removeable;
	bus-width= <4>;
	xlnx,has-cd = <0x0>;
	xlnx,has-power = <0x0>;
	xlnx,has-wp = <0x0>;

	mmccard: mmccard@0 {
		reg = <0>;
		compatible = "mmc-card";
		/* broken-hpi; */
	};
};

/ {

};

保存并

petalinux-build

如果在打開 FPGA 管理器的情況下構(gòu)建通過，這意味著也應(yīng)該在 PYNQ 中構(gòu)建。

您可以關(guān)閉 FPGA 管理器并根據(jù)修改后的硬件創(chuàng)建新的 BSP

petalinux-config
petalinux-build;
petalinux-package --bsp -p /home/bartek/Minized_Pynq/Avnet/petalinux/projects/MzPynq -o Minized_Pynq

使用打包的 BOOT.bin 最小化程序

cd ../../../../images/linux/;
petalinux-package --boot --fpga --fsbl --u-boot --force;
program_flash -f BOOT.BIN -fsbl zynq_fsbl.elf -flash_type qspi-x4-single;

對 PYNQ 的修改

Note:如果您在 Avnet BSP 的 EMMC 內(nèi)存上構(gòu)建 Minized PYNQ。您應(yīng)該將 pynq_bootargs.dtsi 更改為“/dev/mmcblk1p2”。

轉(zhuǎn)到 PYNQ → sdbuild → 腳本并運行“setup_host.sh”

這用于下載構(gòu)建 PYNQ 映像所需的所有文件和程序。

cd PYNQ/sdbuild/scripts/
bash setup_host.sh

腳本完成后，您可以獲取 Vivado 和 SDK 進行構(gòu)建：

source /home/bartek/petalinux20191/settings.sh;
source /home/bartek/Xilinx/Vivado/2019.1/settings64.sh;
source /home/bartek/Xilinx/SDK/2019.1/settings64.sh;

轉(zhuǎn)到 PYNQ → sdbuild 文件夾并嘗試：

make BOARDS=Pynq-Z1 

查看 PYNQ 是否設(shè)置正確。

?

我將使用現(xiàn)有的 PYNQ 2.5 imagerootfs for arm

注意：點擊此鏈接可將 Image 快速移植到 PYNQ。

轉(zhuǎn)到 PYNQ → sdbuild 并輸入：

bash scripts/image_from_prebuilt.sh MinizedPynq Minized_Pynq.bsp arm bionic.arm.2.5.img;

構(gòu)建完成后，您將在 PYNQ → sdbuild → 輸出中擁有輸出文件夾

使用您的最小化 PYNQ 圖像。

雙擊它并恢復(fù) SD-CARD 上的磁盤映像。

flash完成后輸入

sudo gparted

并調(diào)整第二個分區(qū)的大小以使用設(shè)備上剩余的所有可用空間。

PYNQ 的密碼是“xilinx”

現(xiàn)在我們可以將 USB HUB 與相機和 WI-FI 適配器連接起來。

使用 nano 生成“wpa_supplicant.conf”

sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

和寫：

network={
    ssid="SSID"
    psk="PASSWORD"
}

現(xiàn)在加載“wpa_supplicant”并等待 ip-address

sudo wpa_supplicant -c /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf -i wlan0 -B
sudo dhclient wlan0

Jupyter notebook 應(yīng)該在你的 Minized 上運行。

打開瀏覽器并連接到 PYNQ。使用 wlan0 接口中列出的 IP。

http://192.168.0.102:9090

成功！

創(chuàng)建名為“Testing.ipynb”的新文件。該腳本將占用 10 幀并在 Jupyter 筆記本中顯示，每幀延遲 1 秒。

import os
import cv2
import time
from matplotlib import pyplot as plt
from IPython.display import clear_output

cap = cv2.VideoCapture(0)
if cap.isOpened():
    print("Camera opened")
else:
    print("Failed to open camera")

i = 1
while (i < 10):
    check, frame = cap.read()
    if check == False:
        print(f"Error reading frame! {i}")
    else:
        plt.imshow(cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB))
    i += 1
    time.sleep(1)
    clear_output(wait=True)

現(xiàn)在讓我們試試 PYNQ 覆蓋是否正常工作。

打開公共文件夾并運行“overlay_download”

在腳本中運行第一個單元格

如您所見，沒有加載默認(rèn)覆蓋，我們使用的是來自 BOOT.BIN 的比特流。

讓我們加載一個疊加層。為此，我將使用 Vivado 生成的文件。

cd /Avnet/hdl/Projects/minized_petalinux/MINIZED_2019_1/

并尋找“hw_handoff”文件夾

此外，我們將需要比特流。只需在 Vivado 項目文件夾中搜索。

重命名這些文件，以便 PYNQ 知道它們引用的是同一個覆蓋。

將這些文件上傳到 Jupyter Notebook

修改腳本以加載新的覆蓋。

概括

所以這些是如何為 Minized 創(chuàng)建 PYNQ 的基礎(chǔ)知識。

在下一個教程中，我將嘗試向您展示如何為 EMMC 內(nèi)存創(chuàng)建 PYNQ。

小心！