Maîtriser la carte PYNQ : guide complet pour projets programmables

Nombreuses façons de construire projets électroniques programmables. Arduino ou Raspberry Pi sont populaires. Mais pour accès facile aux plateformes Xilinx, il faut une carte PYNQ.

Une carte PYNQ ouvre possibilités de programmation pour projets électroniques.

Comment ça marche ? Article : définition PYNQ, utilisation, projets réalisables, etc.

Qu'est-ce qu'une carte PYNQ ?

PYNQ-Z1

Cartes développement utilisant le framework PYNQ. PYNQ = projet Xilinx pour plateformes Xilinx. Facilite utilisation par concepteurs.

Python + bibliothèques = langages principaux programmation PYNQ. Atout pour projets uniques.

PYNQ-Z1

Design compatible framework PYNQ. SoC développable en Python.

Design proche Xilinx Zynq-7000 SoC. Combine programmabilité FPGA + double cœur puissant.

PYNQ-Z2

Carte développement FPGA basée sur ZYNQ XC7Z020. Support PYNQ : explorez Xilinx ZYNQ SoCs sans limites.

PYNQ-ZU

Design supportant intensivement PYNQ. Basé sur Xilinx Zynq Ultrascale+. Fonctionnalités + interfaces extension pour usage avec autres cartes développement.

Caractéristiques PYNQ-Z1

Plateforme développement SoC état-de-l'art : puissante, facile à programmer. Hardware/software offrent fonctionnalités exceptionnelles attirant concepteurs, programmeurs embarqués.

Hardware : ports Pmod, HDMI in/out, sortie audio, E/S embarquées, connectivité (USB, Ethernet), en-têtes Arduino. Tout cela = personnalisable, polyvalent.

Applications : IoT, accélération calcul embarqué, vision par ordinateur, chiffrement, contrôle industriel.

Software : framework open-source PYNQ. Image boot PYNQ-Z1 sur microSD (téléchargement gratuit, copie facile sur SD). Alternative : carte SD préchargée. Outils Vivado Design Suite Xilinx pour contribuer nouvelles bibliothèques hardware (gratuit).

Comment utiliser PYNQ ?

Facile. Configuration carte d'abord.

Matériel nécessaire

• Carte PYNQ-Z1
• Carte micro-SD (vierge ou préchargée)
• Ordinateur + navigateur supporté
• Câble micro USB
• Câble Ethernet

Configuration carte micro-SD

Carte micro-SD

Achat carte préchargée en ligne possible. Sinon, carte vierge :

1. Téléchargez image boot PYNQ-Z1
2. Extrayez contenu ZIP
3. Écrivez image sur carte SD (min 8 Go recommandé)

C'est tout. Image PYNQ prête à booter.

Configuration carte

6 étapes faciles :

1. Boot sur SD : jumper boot sur deux broches supérieures JP4 → position SD
2. Alimentation : câble USB (jumper power deux broches supérieures) ou régulateur 12V (jumper sur REG)
3. Insérez carte SD chargée (slot sous carte)

Slot SD PYNQ

4. Câble USB : ordinateur → PYNQ-Z1 (port USB = PROG UART)

Port USB PYNQ-Z1

5. Branchez câble Ethernet (détails après)
6. Allumez PYNQ-Z1 (instructions ci-dessous si besoin)

Configuration Ethernet

Deux options : routeur réseau ou ordinateur direct.

Recommandé : routeur pour mises à jour et packages récents.

Connexion routeur réseau

Routeur réseau

Carte obtient IP. Permission connexion réseau requise (sinon problèmes réseau).

1. PYNQ-Z1 → routeur/switch via Ethernet
2. Ordinateur → même routeur/switch (Wi-Fi ou Ethernet)
3. Adresse web : https://pynq:9090/ → Jupyter Notebooks

Astuce : changement hostname/proxy possible mais pas nécessaire.

Connexion ordinateur direct

Connexion port Ethernet

Port Ethernet ordinateur requis. Permission modification interface réseau nécessaire.

Connexion directe = usage PYNQ direct. Mais pas d'Internet → pas mises à jour ni nouveaux packages.

1. IP statique sur ordinateur
2. Câble Ethernet : carte → ordinateur
3. Adresse : https://192.168.2.99:9090/ → Jupyter Notebooks

Astuce : accès Internet possible via pont (bridge) connexion Ethernet carte → Internet ordinateur.

Allumer le PYNQ-Z1

Interrupteur alimentation → LED rouge allumée = alimentation OK. Attendez quelques secondes : LED verte/jaune = Zynq fonctionnel. Puis 2 LEDs bleues clignotent + 4 LEDs vertes/jaunes fixes = système prêt.

Indicateurs LED

Connexion à Jupyter Notebooks

Mode connexion détermine URL. Après visite adresse sur navigateur : page login. Identifiant/mot de passe : Xilinx.

Changement hostname/IP statique = changement adresse web Jupyter.

PYNQ vs ZYNQ

SoC ZYNQ

ZYNQ = FPGA programmable + processeur ARM dans un SoC. PYNQ = basé sur ZYNQ + programmation Python + bibliothèques.

Livraison PYNQ pour cartes ZYNQ

Deux modes :

1. Image Linux bootable + package Python PYNQ
2. Package Python pour ordinateurs hôtes (ex. AWS-F1)

Exemples projets

• Vision par ordinateur PYNQ (Xilinx)
• PYNQ BOT
• Dépôt PYNQ
• Deep Learning (PYNQ)
• Réseau (PYNQ)

PYNQ FPGA

PYNQ permet concepteurs/programmeurs embarqués d'utiliser FPGA via Python et notebooks Jupyter.

Conclusion

Cartes PYNQ = différentes des autres cartes développement. Hardware/software excitants, gèrent tâches avancées (deep learning, vision par ordinateur).

Vision par ordinateur

Python intuitif + programmation facile = projets excitants.

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