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上海浦东新区张东路 1387 号 45 幢电话：+86-21-58893151 邮箱：china.sales@digilent.com.cn PYNQ-Z1 官方入门指导手册在这份指导手册中，我们将说明如何配置硬件及软件平台，以及通过四个实例学习使用 Python 对 PYNQ-Z1 开发板编程。指导手册的内容包括： • 软硬件准备 • PYNQ-Z1 硬件设置 • 连接到 Jupyter 进行在线编程 • 4 个 PYNQ 入门例程实践在 PYNQ-Z1 的使用过程中，如有任何问题，欢迎访问： www.DIGILENT.com.cn/community （中文），或 www.PYNQ.io（英文）进行反馈或寻求支持。 www.digilent.com.cn

指导手册目录指导手册目录 ....................................................................................................................... 2 1. PYNQ 简介 ................................................................................................................... 3 2. Jupyter Notebook 简介 ............................................................................................ 4 3. 软硬件准备 ................................................................................................................... 4 4. PYNQ-Z1 硬件设置 ..................................................................................................... 5 5. 连接到 Jupyter 进行在线编程 ..................................................................................... 7 6. PYNQ 入门例程实践 .................................................................................................. 14 实验一：按键控制 LED ........................................................................................................... 14 实验二：录音及音频处理....................................................................................................... 16 实验三：使用 PmodOLED ...................................................................................................... 19 实验四：面部识别................................................................................................................... 21 2

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 API 3

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 Internet Explorer 浏览器，低于版本10 Internet Explorer 浏览器，版本10 及以上（同Opera）    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    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） 4

 获取镜像文件  下载 PYNQ-Z1 镜像文件并解压  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 Writing the SD card image 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- 5

Z1 进行供电，将跳帽插在的最上边两个排针上，设置电源跳线（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 6

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 Assign your PC/Laptop a static IP address 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 Assign your PC/Laptop a static IP address，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。 7

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。 8

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