基于PYNQ-Z2复现yolov2

基于PYNQ-Z2复现Yolo_v2

参考资料：源项目工程
开发板配置

0 使用说明

0.1 简介

本文档主要分为三个部分：
[1] 搭建HLS工程生成Yolo_v2的IP。
[2] 在Vivado中使用生成好的IP进行block design，导出bit文件和tcl文件。
[3] 将相关文件导入至PYNQ-Z2板中，在Jupyter Notebook上进行编程实现。

0.2 所需硬件

 PYNQ-Z2开发板、USB数据线、网线
 SD卡、读卡器

0.3 所需软件

 Vivado 2018.3
 Vivado HLS 2018.3

1 实验一：生成Yolo_v2的IP

1.1 实验任务

使用Vivado HLS软件生成Yolo_v2的IP，供后续使用。

1.2 实验步骤

打开Vivado HLS工具，点击Create New Project创建一个新工程

输入工程名，这里以Yolo_demo为例

连续点击Next到下图所示的Solution Configuration界面

点击Part Selection中的 … ，进入如下界面，Package选择clg400，Speed grade选择-1，最终选择xc7z020clg400-1，点击ok，返回到上一界面，点击Finish完成初始化

将提供的hls文件夹下的labels文件夹拷贝到项目工程目录下，将hls文件夹下的src和tb文件夹下的文件也拷到相同的目录下，如下所示。

在Explorer界面右击Source，选择Add Files

返回到上一级目录，选择刚拷贝进来的cnn.cpp和cnn.h文件。

在Explorer界面右击Test Bench，选择Add Files，将除了cnn.cpp和cnn.h之外的文件添加进来，结果如下图所示。

在Explorer界面右击Test Bench，选择Add Folder，将labels文件夹添加进来，结果如下图所示。

点击Vivado HLS界面左上角的Project，选择Project Settings，进行顶层函数的设置。

点击左栏中的Synthesis，然后点击右栏中Top Function的Browse，选择cnn.cpp中的YOLO2_FPGA函数作为顶层函数，如下图所示，然后点击ok

点击Run C Simulation进行C仿真，对弹出的弹窗不进行勾选直接点击ok

C仿真结果如下所示

C仿真成功后下面进行C综合，点击Run C Synthesis，如下图所示

进行C综合后，点击Export RTL导出IP，硬件描述语言选择Verilog，之后点击OK


至此，Vivado HLS工具成功导出Yolo_v2的IP，IP的路径为.\Yolo_demo\Yolov_demo\solution1\impl\ip

2 实验二：在Vivado工具中完成Yolo_v2的Block Design

打开Vivado 2018.3工具，点击Create Project创建一个新项目

输入工程名，这里以Yolo_demo_vivado为例

点击Next，选择RTL Project，然后一路Next至Default Part界面，Package选择clg400，speed选择-1，然后选择xc7z020clg400-1，点击Next，最后点击Finish。如下图所示

点击PROJECT MANAGER→Settings来进行IP核的添加

点击Project Settings→IP→Repository，点击IP Repositories下的＋号

选择HLS生成的IP的路径，实验一中已提及，结果如下，选择ok

点击IP INTEGRATOR→Create Block Design，创建一个图形化设计，设计名称使用默认即可

将提供文档中vivado文件夹下的yolov2.tcl文件拷贝到项目工程目录下，如下图所示

在Vivado中的Tcl Console中输入Tcl命令：source C:/Users/pc/Desktop/Yolo_Meterial/Yolo_demo_vivado/yolov2.tcl 本文将tcl文件放于此绝对路径中，实验中应根据tcl文件位置将绝对路径进行修改，如下图所示，输完后按回车键即可

完成后的Block Design如下图所示：

[注意]如果Vivado版本不是2018.3，可用Notepad工具打开yolov2.tcl文件进行修改，将版本相关的设置语句修改再次尝试一下，如下图所示

在Source栏中右键单击当前的设计文件，选择Create HDL Wrapper…

接着选择Let Vivado manage wrapper and auto-update，单击ok，生成顶层文件

在Source栏中右击Constraints，选择Add Sources，添加相关的约束文件

点击Add Files，将提供的vivado文件夹下的PYNQ.xdc文件导入

单击Flow Navigator下的Generate Bitstream，在弹出窗口单击Yes

在弹出Launch Runs窗口中，Number of jobs和电脑配置相关，可修改为能够选择的最大数。单击OK，之后生成Bitstream文件的过程需要等待十分钟左右

当Bitstream生成完成后，弹出Bitstream Generation Completed窗口，单击Cancel

至此，Vivado部分完成了bit文件和tcl文件的导出，可在./**runs/impl_1文件夹下找到bit和tcl文件，可以拷到项目工程目录下并进行重命名，如yolov2.bit和yolov2.tcl

3 实验三：在PYNQ-Z2板上跑通Yolo_v2

3.1 硬件准备

设置跳帽从SD卡启动，使用Micro USB供电，插入烧写好镜像的SD卡，使用Micro USB连接电脑和开发板，使用网线连接开发板与电脑上网所使用的路由器，启动开发板。参考资料

3.2 实验步骤

稍等片刻，开发板左侧彩灯闪烁后，打开Chrome浏览器，输入pynq:9090，显示jupyter界面，在Password 栏中，输入密码xilinx ，单击Log in ，打开jupyter。单击New->Folder，创建新文件夹


对文件夹重命名，此处以Yolo_Test为例，并进入Yolo_Test文件夹

单击右上角Upload上传pynq文件夹中提供的文件以及Vivado生成的bit文件和tcl文件，并单击蓝色Upload上传，如下图所示：


上传完成后，点击yolov2.ipynb进入notebook，并多次点击Run运行程序，即可在jupyter notebook上看到目标检测的效果。



复现所需文件：下载链接