喜大普奔：可以宅家搞 FPGA 實(shí)驗啦！
加入技術(shù)交流群
受新冠肺炎疫情影響，中國各大高校為切斷疫情傳播開(kāi)展線(xiàn)上視頻的方式積極恢復教學(xué)。然而，需要硬件的動(dòng)手實(shí)驗環(huán)節成為線(xiàn)上教學(xué)的難題。近日，官媒“新華社”報道了賽靈思口袋實(shí)驗室（10萬(wàn)+閱讀）的新聞——在疫情期間北京多所高校通過(guò)將“口袋實(shí)驗室”工具包郵寄給學(xué)生，實(shí)現了教師在網(wǎng)上授課、學(xué)生線(xiàn)下同步完成操作的實(shí)驗課程在線(xiàn)教學(xué)。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202003/411070.htm
*圖源新華社
“口袋實(shí)驗室是一種體積小、功能齊全、便于攜帶的小型實(shí)驗平臺。憑借先進(jìn)的功能和靈活性，學(xué)生可以在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)開(kāi)展實(shí)驗?！?nbsp;— 張延軍教授，北京理工大學(xué)
事實(shí)上自 2014 年以來(lái)，賽靈思大學(xué)計劃一直致力于通過(guò)“口袋實(shí)驗室”幫助中國數百所大學(xué)改造其數字設計實(shí)驗室。賽靈思數字系統設計的改革努力也得到了中國教育部的認可，2018 年獲得了教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人優(yōu)秀案例獎 （全國20個(gè)）。
眼尖的小伙伴也許已經(jīng)發(fā)現，“口袋實(shí)驗室”工具包內含一塊基于賽靈思 Artix FPGA 器件的板卡。事實(shí)上除了“口袋實(shí)驗室”，為了幫助疫情期間學(xué)子安全、順利地開(kāi)展實(shí)驗課，賽靈思更開(kāi)放了“云”實(shí)驗室，讓廣大學(xué)子在家用電腦也能上實(shí)驗課。
如何用電腦上實(shí)驗課？ 答案就在賽靈思 PYNQ 遠程實(shí)驗室。
賽靈思大學(xué)計劃與 OpenHEC 聯(lián)合提供的 PYNQ 遠程實(shí)驗室，讓廣大師生學(xué)子有電腦就能在家上實(shí)驗課，解決了高校教師頭疼的“云課堂”下如何開(kāi)展課程實(shí)驗的問(wèn)題。
有了 PYNQ 遠程實(shí)驗室，你可以：
○ 在家抗“疫”學(xué)習提升免疫力。在家就能遠程上實(shí)驗課，安全又安心；
○ 告別繁雜的板卡束縛，隨時(shí)開(kāi)展基于 PYNQ 課程建設或科研項目開(kāi)發(fā)；
○ 教學(xué)質(zhì)量不打折扣，給你別具一格的線(xiàn)上實(shí)驗教學(xué)新感受；
聽(tīng)完小Xi 的介紹，各位高校理工科學(xué)子是否已經(jīng)躍躍欲試了呢？ 別著(zhù)急，接下來(lái)就手把手教大家如何在家上實(shí)驗課。
簡(jiǎn)而言之，使用 PYNQ 遠程實(shí)驗室的流程大體可劃分為兩部分：首先在本地完成 FPGA 邏輯部分的開(kāi)發(fā)，使用傳統的 HDL 語(yǔ)言或 HLS 通過(guò) C/C++ 語(yǔ)言實(shí)現關(guān)鍵的算法或功能；然后連接到遠程實(shí)驗室，在 Jupyter Lab/Notebook 開(kāi)發(fā)環(huán)境中實(shí)現 FPGA 比特流加載、FPGA 算法/功能驗證與調用，最終完成基于遠程平臺的課程實(shí)驗
接下來(lái)，小Xi 給大家展示下那些基于賽靈思 PYNQ 在實(shí)踐中創(chuàng )作的部分優(yōu)秀作品。
利用 PYNQ 實(shí)現的智能音箱
本案例利用 PYNQ 自定義 Overlay 驅動(dòng) Respeaker，實(shí)現了一個(gè)智能音箱。ReSpeaker 是一個(gè)四路 ADC 芯片 AC108 位轉換芯片的四通道麥克風(fēng)的設備，它支持 I2S 接口，在本案例中它需要連接到 PYNQ-Z2 的樹(shù)莓派接口。本項目有 DOA（Direction of Arrival）實(shí)驗，和 STT（Speech to Text）實(shí)驗。
基于 PYNQ 散射成像相機 CC Cam
本作品 CC Cam 基于計算光學(xué)的方法實(shí)現散射體成像，利用 PYNQ-Z2 制作了集標定、攝像、重建算法、人機交互于一體的小型系統。散射圖像重建首先須標定點(diǎn)光源獲取點(diǎn)擴散函數，獲取物體的散射圖像后通過(guò)FISTA算法迭代重建。透過(guò)散射介質(zhì)成像在云霧遙感測繪、觀(guān)察生物深層組織等方面有應用前景，同時(shí)無(wú)透鏡的計算光學(xué)成像對相機突破透鏡尺寸和分辨率限制有著(zhù)革新意義。
基于 FPGA 的類(lèi)腦計算平臺
本作品搭建了基于 Xilinx FPGA 的 FPGA 計算加速集群，用于對 HPC benchmark 中的神經(jīng)元、突觸的 STDP 算法加速。
賽靈思 PYNQ 的應用非常廣泛，可支持高校各類(lèi)基礎與專(zhuān)業(yè)課程建設，比如數字信號處理、圖像處理、計算機組成、AI 人工智能等眾多課程。
從此前的口袋實(shí)驗室、夏令營(yíng)/冬令營(yíng)到協(xié)辦全國大學(xué)生 FPGA 創(chuàng )新設計競賽，再到如今的 PYNQ 遠程實(shí)驗室，作為 FPGA 領(lǐng)域絕對的領(lǐng)軍者，賽靈思始終秉承與中國高校及學(xué)術(shù)圈合作共贏(yíng)的理念，以獨特的、靈活應變的硬件及軟件平臺激發(fā)創(chuàng )新靈感、提升創(chuàng )新能力，培養與輸送更多的軟硬件復合型人才，助力中國 FPGA 產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
關(guān)于 PYNQ
PYNQ 即 Python on Zynq，是賽靈思研究院推出的一套面向教育和科研的開(kāi)源軟硬件協(xié)同設計框架，這是一套將軟件、硬件、電子信息、計算機和自動(dòng)化等所有學(xué)科融合在一起的開(kāi)源框架，已在教學(xué)與科研領(lǐng)域獲得廣泛應用?？勺鳛楸究?4 學(xué)年多門(mén)基礎與專(zhuān)業(yè)課程的統一平臺，真正實(shí)現貫穿式教育。
溫馨提示：疫情期間，PYNQ 遠程實(shí)驗室優(yōu)先支持高校教師課程建設，現在即可前往賽靈思開(kāi)源硬件社區 www.openhw.org 提交申請。后續我們還將向社區開(kāi)放。
還在等什么，現在就去賽靈思開(kāi)源硬件社區 www.openhw.org 提交申請，小Xi 期待各位小伙伴的佳作
更多 PYNQ 優(yōu)秀案例，歡迎大家關(guān)注“PYNQ 開(kāi)源社區”微信公眾號。
點(diǎn)擊“閱讀原文”
評論