PYNQ-Z2-开箱测试

1.PYNQ 简介

PYNQ-Z1 开发板支持 PYNQ 项目，这是一个新的开源框架，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 All Programmable SoC（APSoC） 的功能。与常规方式不同的是，通过 PYNQ，用户可以使用 Python 进行 APSoC 编程，并 且代码可直接在 PYNQ-Z1 上进行开发和测试。通过 PYNQ，可编程逻辑电路将作为硬件 库导入并通过其 API 进行编程，其方式与导入和编程软件库基本相同。

PYNQ-Z1 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 的基本硬件库和 API4

2. Jupyter Notebook 简介

Jupyter Notebook 是一个基于浏览器的交互式编程计算环境。在使用 Jupyter Notebook 编 程时，文件里可以包含代码、画图、注释、公式、图片和视频。当 PYNQ 开发板上安装好 镜像文件，就可以在 Jupyter Notebook 里轻松地用 Python 编程，使用硬件库及 Overlay 控制硬件平台及交互。

3. 软硬件准备

1) 硬件准备

•  PYNQ-Z1 开发板
•  以太网线
•  Micro USB 数据线
•  空白 Micro SD 卡（最少 8GB 容量）

2) 软件准备

 电脑上安装有支持 Jupyter 的浏览器

提示：以下浏览器的最新稳定版本可支持 Jupyter Notebook*：

• ✓ Chrome
• ✓ Safari
• ✓ Firefox

* 主要由 Jupyter Notebook 使用的 WebSockets 和可变沙箱模型决定

不支持 Jupyter 的浏览器：

•  Safari，低于版本 5
•  Firefox，低于版本 6
•  Chrome，低于版本 13
•  全部 Opera：CSS 渲染原因导致，但是执行时有可能可以用
•  Internet Explorer 浏览器，低于版本 10
•  Internet Explorer 浏览器，版本 10 及以上（同 Opera）
•  基于 IE 的 360 浏览器

* 请注意，Safari 在 HTTPS（SSL 安全加密的超文本链接协议）和不可信证书下无法正 常工作（主要是 WebSockets 无法正常工作）

•  获取镜像文件
•  下载 PYNQ-Z1 镜像文件http://www.digilent.com.cn/community/411.html并解压
•  将空白的 SD 卡插入电脑（最小需 8GB 容量），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，一般会自动分配为 E 盘或 F 盘。

•  Linux 系统/MacOS：使用系统自带 dd 命令，在不同操作系统上烧写

Micro SD 的操作细节，可参考教程 http://pynq.readthedocs.io/en/latest/appendix.html#writing-the-sd-card

4. PYNQ-Z1 硬件设置

• 1. 如上图所示，将跳帽插在最上边两个排针上，设置 boot 跳线（板上标记的 JP4）到 SD 位置，选择为从 SD 卡驱动
• 2. 要想通过 Micro USB 线对 PYNQ-Z1 进行供电，需如图所示将跳帽插在的最下边两个 排针上，设置电源跳线（JP5）到 USB 的位置（你也可以使用 12V 外部电源对 PYNQ-6 Z1 进行供电，将跳帽插在的最上边两个排针上，设置电源跳（JP5）到 REG 的位置）
• 3. 将已安装镜像文件的 SD 卡插入 SD 卡槽（如图所示，SD 卡槽在开发板下方右侧边缘）
• 4. 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
• 5. 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）*
• 6. 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。

* 关于板载以太网连接的详细说明

你可以将 PYNQ-Z1 的以太网接口和以下设备连接：

•  连接到一个路由器或者交换机上，与你的电脑在同一网络下
•  直接连在电脑的以太网接口上

可以的话，请将你的开发板连接到一个具有以太网访问的网络上。这可以让你更新板子上

的软件并可以安装新的软件包。

• 连接到网络

如果你通过 DHCP 服务器连接到一个局域网络，你的板子会自动获取一个 IP 地址，你必须保证有足够的权限通过网络访问到设备，否则板子可能无法正常访问。

路由器/网络交换机（DHCP）

1. 将板载以太网接口连接到路由器/交换机上
2. 通过浏览器访问 http://pynq:9090
3. 更改主机名称（根据自身需求）
4. 配置代理（根据自身需求）

• 直接连接到电脑

此时，你需要一台有以太网接口的电脑，同时你需要拥有配置网络接口的权限。通过直接相连，你就可以访问使用 PYNQ-Z1 了。但是这里需要注意，除非你能将以太网与电脑上具有 Internet 访问的连接进行桥接，否则你的 PYNQ-Z1 是无法访问 Internet 的。在没有 Internet 连接的情况下，你不能更新或者加载新的软件包。

直接连接你的电脑（静态 IP）

1. 给电脑配置一个静态的 IP
2. 将板载以太网接口与电脑的直接相连
3. 访问 http://192.168.2.99:9090

*如何配置静态 IP 请参见 https://pynq.readthedocs.io/en/latest/appendix.html#assign-your-computer-a-static-ip

5. 连接到 Jupyter 进行在线编程

如果PYNQ通过网线连接到了路由器，PYNQ将被自动分配地址。打开http://pynq:9090，用户名和密码都是 xilinx，输入后即可进入以下界面。如果 PYNQ 通过网线连接到了电脑，需要先设置电脑的 IP 地址，参考 https://pynq.readthedocs.io/en/latest/appendix.html#assign-your-computer-a-static-ip，然后再打开 http://192.168.2.99:9090。同样，输入用户名及 密码 xilinx，即可进入以下界面。

默认的主机名是 pynq，默认静态 IP 地址是 192.168.2.99。如果你改变了主机名称或者板子上的静态 IP 地址，你需要改变你访问的地址。第一次连接时，电脑会花费几秒钟的时间来确定主机名和 IP 地址。

PYNQ 通过 Jupyter Notebook 的形式来提供各种示例文档。你可以以网页形式浏览这些示例项目文档，或者如果你有一个正在运行 PYNQ 镜像的板子，你可以可交互式地查看并运行这些 Notebook 文档。你也可以在 Jupyter 主页上的 Getting_Started 文件夹中找到可以使用的 Notebook 文档。

这里也有许多示例文档来展示如何使用各种板载设备。

此外，我们还提供了一些样例展示如何使用不同的板载外围设备。目前，所有我们已对所有这些示例文档进行了分类：

•  common: 无针对性 overlay 的示例项目
•  base: 与 PYNQ-Z1 base overlay 相关的示例项目
•  logictools: 与 PYNQ-Z1 logictools overlay 相关的示例项目

当你打开一个笔记本并作出任何修改，或者执行代码片段，notebook 文档都将会被更改。这就需要你打开一个新的 notebook 时做好备份。如果你需要恢复原始版本，你可以从 PYNQ Github  https://github.com/xilinx/pynq 项目页面上下载全部笔记本。

在 Running 一栏下，则可以看到正在运行的项目。

• 访问板载文件

在 PYNQ 板上，运行有一个文件共享服务：Samba。通过它，板子上的主目录可以作为网

络驱动器访问，同时你可以将文件在板子和电脑间传递。

\\pynq\xilinx # If connected to a Network/Router with DHCP
\\192.168.2.99\xilinx # If connected to a Computer with a Static IP

或者在 Linux 下：

smb://pynq/xilinx # If connected to a Network/Router with DHCP
smb://192.168.2.99/xilinx # If connected to a Computer with a Static IP

然后会跳出下图：

Samba 服务器的用户名和密码都是 xilinx。

注意：如果必要，请修改主机名/IP 地址。

• 更改 hostname

如果你连接在一个其它 PYNQ-Z1 开发板可能已经连接入的网络下，建议你立即更改你的主机名称。通常，这种情况在工作或者校园环境下会比较常见。PYNQ 的默认 hostname是 pynq ， 终 端 被 内 嵌 在 Jupyter 中 。 在 Jupyter 的 主 页 pynq:9090 界面 中 打 开New>>Terminal，你将以 root 权限在浏览器中打开一个终端：

在 Terminal 里输入以下指令更改 hostname（使用你自己希望给板子设置的主机名来替换 NEW_HOST_NAME 的位置）：

sudo /home/xilinx/scripts/hostname.sh NEW_HOST_NAME

然后需要重启 PYNQ 才能生效（使用新的主机名重新连接）：

sudo shutdown -r now

注意：如果你以 root 权限登录，则不需要使用 sudo。但是如果使用 xilinx 进行登录，sudo 必须添加在这些命令之前。如果你不能访问你的板子，浏览下面的步骤以通过 micro USB 线来打开终端。

• 通过 USB 接口连接电脑终端

如果你需要修改板载设置，但是无法访问通过 Jupyter 访问终端，你可以借助 USB 接口， 通过电脑终端控制 PYNQ。此时我们需要安装一个终端工具，比如 PuTTY 或者 Tera Term。 为了打开终端，你需要知道开发板所在 COM 端口。

在 Windows 上，你可以在控制面板打开 Windows 设备管理器进行查看

•  打开设备管理器，展开端口项
•  找到 USB 串口所在 COM 端口，例如 COM5

一旦你知道了 COM 端口，打开 PuTTY 并使用下列设置：

•  选择 Serial
•  输入 COM 端口号
•  输入波特率
•  然后点击 Open 启动

在终端窗口中按 Enter（回车）以确保你能看到命令行：

xilinnx@pynq:/home/xilinx#12

完整的终端设置如下：

• 115200 baud
• 8 data bits
• 1 stop bit
• No Parity
• No Flow Control

在终端中按回车键，出现 xilinx@pynq:~$，即可输入指令控制 pynq。比如输入 hostname查看名称，输入 ifconfig 查看 IP 地址等。

• 设置代理

如果你的开发板连接到的是使用代理的网络中，你需要在板上设置代理服务器。按照上方

教程打开终端，并输入下列命令并将“my_http_proxy:8080”和“my_https_proxy:8080”更改

为你自己的设置：

set http_proxy=my_http_proxy:8080

set https_proxy=my_https_proxy:8080