Dominando la placa PYNQ: Guía completa para proyectos programables

Hay muchas formas de construir proyectos electrónicos programables y emocionantes. Por uno, puedes usar las populares Arduino o Raspberry Pi. Pero, si buscas forma más fácil a plataformas Xilinx, necesitas una placa PYNQ.

En verdad, una placa PYNQ abre distintas posibilidades de programación mientras construyes proyectos electrónicos.

¿Cómo funciona? Este artículo muestra qué es placa PYNQ, cómo usarla, qué puedes hacer y más.

¡Comencemos!

¿Qué es una placa PYNQ?

Las placas PYNQ son placas de desarrollo que usan el programa PYNQ. PYNQ es un proyecto desarrollado por Xilinx que funciona con plataformas Xilinx. Es bastante fácil para diseñadores usar estas plataformas.

Python y sus librerías son los lenguajes principales para placas PYNQ. Los diseñadores pueden aprovechar esto para construir proyectos únicos.

PYNQ-Z1

Diseño PYNQ-Z1 compatible con framework PYNQ. Desarrollas SoC de la placa usando Python.

Además, diseño similar a Xilinx Zynq-7000 SoC. Combina programabilidad FPGA con potente procesador dual-core.

PYNQ-Z2

PYNQ-Z2 es placa desarrollo basada en FPGA alrededor del ZYNQ XC7Z020. Su soporte PYNQ permite a programadores embebidos explorar Xilinx ZYNQ SoCs sin limitaciones.

PYNQ-ZU

PYNQ-ZU también tiene diseños que soportan intensivamente PYNQ. Diseño alrededor de Xilinx Zynq Ultrascale+. Tiene varias características e interfaces expansión para usar con otras placas desarrollo.

Características placa PYNQ-Z1

PYNQ-Z1 es plataforma desarrollo SoC state-of-the-art potente y fácil de programar. Hardware y software ofrecen características excepcionales atractivas para diseñadores, programadores embebidos, etc.

Hardware: puertos Pmod, HDMI in/out, audio out, I/O onboard, conectividad (USB, Ethernet), headers Arduino. Todo esto hace PYNQ-Z1 personalizable y versátil.

Perfecto para aplicaciones: IoT, aceleración computación embebida, visión artificial, encriptado, control industrial.

Software también impresionante: usa framework open-source PYNQ.

Puedes establecer imagen boot PYNQ-Z1 desde microSD. Gratis para descargar y copiar a SD. O comprar SD precargada con imagen boot.

Diseñadores pueden usar Vivado Design Suite de Xilinx para contribuir nuevas librerías hardware, gratis.

¿Cómo uso PYNQ?

Buenas noticias: es bastante fácil. Pero necesitas configurar tu placa primero.

Qué necesitas

• Placa PYNQ-Z1
• Tarjeta micro-SD (en blanco o con imagen pre-cargada)
• Ordenador con navegador compatible
• Cable micro USB
• Cable Ethernet

Configurar tu tarjeta micro-SD

Puedes comprar SD pre-cargada online. Si tienes SD en blanco, sigue pasos:

1. Descarga imagen boot PYNQ-Z1 aquí
2. Extrae contenido ZIP
3. Escribe imagen en tu SD (recomendamos al menos 8 GB)

Listo. Ya tienes imagen PYNQ lista para boot.

Cómo configurar tu placa

Configura PYNQ-Z1 en seis pasos:

1. Configura placa para boot desde SD colocando jumper boot en dos pines superiores JP4. Pone jumper en posición SD.
2. Alimenta placa con cable USB o regulador 12 V. Para USB, jumper alimentación en dos pines superiores. Para regulador 12 V, jumper en REG.
3. Inserta SD cargada. Ranura SD está bajo la placa.

4. Usa cable USB para conectar ordenador a PYNQ-Z1 (puerto USB es PROG UART).

5. Conecta cable Ethernet. Profundizaremos después.
6. Enciende PYNQ-Z1. Si no sabes cómo, revisa instrucciones abajo.

Configurar Ethernet

Dos formas de conectar placa a Ethernet: router red u ordenador.

Nota: Recomendamos conectar a router para mantener placa actualizada y obtener paquetes recientes.

Conectar a router red

Con esta opción, placa obtiene IP. Debes tener permiso para conectar a esa red. Si no, tendrás problemas red.

Pasos:

1. Conecta PYNQ-Z1 a router/switch con cable Ethernet
2. Conecta ordenador al mismo router/switch vía Wi-Fi o Ethernet
3. Ve a: https://pynq:9090/ para conectar a Jupyter Notebooks

Tip: Puedes cambiar Hostname o configurar proxy. No es necesario.

Conectar a ordenador

Necesitas puerto Ethernet en ordenador y permiso para modificar interfaz red.

Conexión a ordenador permite usar PYNQ directamente. Pero sin internet: no actualizaciones ni paquetes nuevos.

Pasos:

1. Establece IP estática para tu ordenador
2. Conecta placa a ordenador con cable Ethernet
3. Ve a: https://192.168.2.99:9090/ para conectar a Jupyter Notebooks

Tip: Puedes dar internet a la placa puenteando Ethernet de placa a internet del ordenador.

Cómo encender PYNQ-Z1

Acciona interruptor alimentación y verifica LED rojo. Si enciende inmediatamente, placa tiene alimentación. Espera unos segundos para LED verde/amarillo confirmando dispositivo Zynq funciona.

Luego espera dos LEDs azules parpadeen y cuatro LEDs verde/amarillo permanezcan encendidos. Sistema listo.

Cómo conectar a Jupyter Notebooks

Tu modo conexión determina cómo conectar a Jupyter. Tras visitar dirección arriba en navegador, verás login. Usuario y contraseña: Xilinx.

Cambiar hostname o IP estática implica cambiar dirección web para acceder a Jupyter.

PYNQ vs ZYNQ

ZYNQ incorpora hardware FPGA programable y software procesador ARM en un SoC. PYNQ también tiene diseños basados en ZYNQ pero incluye capacidad de programar con Python y sus librerías.

Cómo se entrega PYNQ para placas ZYNQ

Dos formas: imagen Linux arrancable con paquete Python PYNQ, o paquete Python para ordenadores host como AWS-F1.

Proyectos ejemplo

Ejemplos proyectos PYNQ-Z1:

• Visión artificial PYNQ de Xilinx
• PYNQ BOT
• Repositorio PYNQ
• Deep Learning (PYNQ)
• Networking (PYNQ)

PYNQ FPGA

PYNQ permite a diseñadores y programadores embebidos usar FPGA mediante Python y Jupyter notebooks.

Conclusión

Las placas PYNQ son bastante diferentes de otras placas desarrollo. Ofrecen características hardware/software emocionantes y manejan tareas avanzadas: deep learning, visión artificial.

Usan lenguaje Python intuitivo y facilitan programar y construir proyectos emocionantes.

¿Qué opinas de usar placas PYNQ? ¿Necesitas ayuda para conseguir una? Contáctanos.