Dominando a Placa PYNQ: Guia Abrangente para Projetos Programáveis

Existem muitas maneiras de construir projetos eletrônicos programáveis e empolgantes. Por um lado, você pode usar as mais populares placas Arduino ou Raspberry Pi. Mas, se você procura um caminho mais fácil para plataformas Xilinx, precisa de uma placa PYNQ.

Na verdade, uma placa PYNQ pode abrir diferentes possibilidades para programação enquanto constrói projetos eletrônicos.

Como a placa funciona? Este artigo mostrará o que é uma placa PYNQ, como usá-la, o que você pode fazer com ela, e mais.

Vamos começar!

O que é uma Placa PYNQ?

PYNQ-Z1

Placas PYNQ são placas de desenvolvimento que usam o programa PYNQ. PYNQ é um projeto desenvolvido pela Xilinx que funciona com plataformas Xilinx. Também, é bem fácil para designers usarem estas plataformas.

Além disso, Python e suas bibliotecas são as principais linguagens de programação para placas PYNQ. Então, designers podem aproveitar isso para construir projetos únicos.

PYNQ-Z1

O design do PYNQ-Z1 é compatível com o framework PYNQ. E você pode desenvolver o SoC da placa usando Python.

Além disso, o design da placa é similar ao Xilinx Zynq-7000 SoC. E o design combina a programabilidade de um FPGA com um poderoso processador dual-core.

PYNQ-Z2

Por outro lado, PYNQ-Z2 é uma placa de desenvolvimento baseada em FPGA que gira em torno do ZYNQ XC7Z020. Também, seu suporte PYNQ permite programadores embarcados explorarem completamente Xilinx ZYNQ SoCs sem limitações.

PYNQ-ZU

PYNQ-ZU também tem designs que suportam intensivamente PYNQ. Mas, seu design gira em torno do Xilinx Zynq Ultrascale+. Além disso, a placa tem várias características e interfaces de expansão que permitem usá-la com outras placas de desenvolvimento.

Características da Placa PYNQ-Z1

O PYNQ-Z1 é uma plataforma de desenvolvimento SoC de ponta que é poderosa e fácil de programar. Além disso, o hardware e software da placa oferecem características excepcionais que tornam esta placa atraente para designers, programadores embarcados, etc.

Para seu hardware, o PYNQ-Z1 possui portas Pmod, HDMI in/out, saída de áudio, I/O onboard, características de conectividade (USB e Ethernet), e headers Arduino. Curiosamente, todas estas características tornam o PYNQ-Z1 personalizável e incrivelmente versátil.

Também, a placa é perfeita para aplicações como IoT, aceleração de computação embarcada, visão computacional, criptografia e controle industrial.

O software do PYNQ-Z1 também tem características bem impressionantes. Por exemplo, usa o framework open-source PYNQ.

Também, você pode definir a imagem de boot do PYNQ-Z1 a partir de um cartão microSD. Além disso, é grátis para baixar e fácil de copiar para seu cartão SD. Alternativamente, você pode comprar um cartão SD já carregado com a imagem de boot.

Adicionalmente, designers podem usar as ferramentas Vivado Design Suite da Xilinx para contribuir com novas bibliotecas de hardware, o que é grátis.

Como Uso o PYNQ?

A boa notícia é que é bem fácil. Mas, você precisará configurar sua placa primeiro.

O Que Você Precisa

As coisas que você precisa obter antes de poder usar PYNQ incluem:

• Placa PYNQ-Z1
• Cartão Micro-SD (em branco ou com imagem pré-carregada)
• Um computador com navegador suportado.
• Cabo Micro USB
• Cabo Ethernet

Configurando Seu Cartão Micro-SD

Cartão Micro-SD

Você pode comprar um cartão SD pré-carregado de várias lojas online. Mas, se você tem um cartão SD em branco, siga os passos abaixo:

1. Primeiro, baixe a imagem de boot PYNQ-Z1 aqui.
2. Depois, extraia o conteúdo do arquivo zipado.
3. Então, grave a imagem no seu cartão SD. (recomendamos usar pelo menos 8GB).

E pronto. Agora você tem sua imagem PYNQ pronta para boot.

Como Configurar Sua Placa

Você pode configurar facilmente a placa PYNQ-Z1 nos seis passos abaixo:

1. Primeiro, configure a placa para bootar do cartão SD posicionando o jumper de boot nos dois pinos superiores JP4. Como resultado, colocaria o jumper de boot na posição SD.
2. Em seguida, alimente a placa com cabo USB ou regulador de energia 12V. Para usar o USB, posicione o jumper de energia nos dois pinos de posição superior. Para o regulador 12V, você pode definir o jumper para REG.
3. Então, coloque seu cartão SD carregado. O slot do cartão SD está sob a placa.

Slot SD Card PYNQ

4. Use seu cabo USB para conectar seu computador à placa PYNQ-Z1 (a porta USB é a porta PROG UART).

Porta USB PYNQ-Z1

5. Então, plugue seu cabo Ethernet. Olharemos mais profundamente nisso depois.
6. Finalmente, ligue o PYNQ-Z1. Se não souber como fazer isso, confira as instruções abaixo.

Configurando o Ethernet

Existem duas maneiras de conectar sua placa ao Ethernet. Você pode usar um roteador de rede ou um computador.

Nota: Recomendamos conectar a um roteador de rede para manter sua placa atualizada e obter pacotes recentes.

Conectando a um Roteador de Rede

Roteador de Rede

Se você usar esta opção, sua placa obterá um endereço IP. No entanto, você deve ter permissão para conectar a essa rede. Caso contrário, enfrentará alguns problemas de rede.

Aqui está como conectar a um roteador de rede ou rede DHCP:

1. Primeiro, conecte seu PYNQ-Z1 ao roteador ou switch com cabo Ethernet.
2. Então, certifique-se de conectar seu computador ao mesmo roteador ou switch através de Wi-Fi ou Ethernet.
3. Em seguida, vá para o seguinte endereço web: https://pynq:9090/ para conectar aos Jupyter Notebooks.

Dica: Você pode optar por mudar seu Hostname ou configurar suas configurações de proxy. Mas, não é necessário.

Conectando a um Computador

Conexão Porta Ethernet

Uma porta Ethernet no seu computador é necessária para esta opção. Também, você precisará de permissão para modificar a interface da sua rede.

Conectar a um computador permitiria usar PYNQ diretamente. Mas, não terá acesso à internet, o que significa sem atualizações e novos pacotes.

Aqui está como fazer esta conexão:

1. Defina um endereço IP estático para seu computador.
2. Então, use um cabo ethernet para conectar sua placa ao seu computador.
3. Depois, vá para o seguinte endereço: https://192.168.2.99:9090/ para conectar aos Jupyter Notebooks.

Dica Pro: Você pode conceder acesso à internet à placa através desta opção. Mas você tem que fazer bridge da conexão Ethernet da placa para a Internet do computador.

Como Ligar Seu PYNQ-Z1

Primeiro, acione a chave de energia e verifique se o LED Vermelho acende. Se acender imediatamente, a placa tem energia. Em seguida, espere alguns segundos para o LED Verde ou Amarelo, que confirma que o dispositivo Zynq funciona.

Então, espere dois LEDs azuis piscarem ligado/desligado e quatro LEDs Verde/Amarelo ficarem acesos. Após isso, seu sistema está pronto para uso.

Indicadores LED

Como Conectar aos Jupyter Notebooks

Seu modo de conexão determina como você conectará aos Jupyter Notebooks. Após visitar o endereço acima em um navegador web, você deve ver uma página de login. O usuário e senha: Xilinx.

Também, mudar seu hostname ou IP estático significará mudar o endereço web que você visita para acessar Jupyter notebooks.

PYNQ vs. ZYNQ

ZYNQ SoC

ZYNQ incorpora hardware FPGA programável e software de processador baseado em ARM em um SoC. PYNQ também tem designs baseados em ZYNQ mas inclui a habilidade de programar com python e suas bibliotecas.

Como o PYNQ é Entregue para Placas ZYNQ?

Existem duas maneiras de entregar PYNQ para placas ZYNQ. Primeiro, você pode usar uma imagem Linux bootável com pacote python PYNQ. Ou, você pode usar um pacote python projetado para computadores host como AWS-F1.

Projetos de Exemplo

Aqui estão alguns exemplos de projetos do PYNQ-Z1:

• Visão Computacional PYNQ da Xilinx
• PYNQ BOT
• Repositório PYNQ
• Aprendizado Profundo (PYNQ)
• Redes (PYNQ)

PYNQ FPGA

PYNQ permite designers e programadores embarcados usarem FPGA através de Python e Jupyter notebooks.

Finalizando

Placas PYNQ são bem diferentes de outras placas de desenvolvimento disponíveis. Oferecem características de hardware e software empolgantes e podem lidar com tarefas e aplicações avançadas–como aprendizado profundo e visão computacional.

Visão Computacional

Também usa a linguagem de programação python intuitiva e torna fácil programar e construir projetos empolgantes.

Então, o que você acha sobre usar placas PYNQ? Precisa de ajuda para conseguir uma? Sinta-se à vontade para nos contatar.