1.PYNQ 簡介
PYNQ-Z1 開發板支持 PYNQ 項目，這是一個新的開源框架，使嵌入式編程人員能夠在無 需設計可編程邏輯電路的情況下即可充分發揮 Xilinx Zynq All Programmable SoC（APSoC） 的功能。與常規方式不同的是，通過 PYNQ，用戶可以使用 Python 進行 APSoC 編程，並 且代碼可直接在 PYNQ-Z1 上進行開發和測試。通過 PYNQ，可編程邏輯電路將作爲硬件 庫導入並通過其 API 進行編程，其方式與導入和編程軟件庫基本相同。
PYNQ-Z1 開發板是 PYNQ 開源框架的硬件平臺。在 ARM A9 CPU 上運行的軟件包括：
- 載有 Jupyter Notebooks 設計環境的網絡服務器
- IPython 內核和程序包
- Linux
- FPGA 的基本硬件庫和 API4
2. Jupyter Notebook 簡介
Jupyter Notebook 是一個基於瀏覽器的交互式編程計算環境。在使用 Jupyter Notebook 編 程時，文件裏可以包含代碼、畫圖、註釋、公式、圖片和視頻。當 PYNQ 開發板上安裝好 鏡像文件，就可以在 Jupyter Notebook 裏輕鬆地用 Python 編程，使用硬件庫及 Overlay 控制硬件平臺及交互。
3. 軟硬件準備
1) 硬件準備
- PYNQ-Z1 開發板
- 以太網線
- Micro USB 數據線
- 空白 Micro SD 卡（最少 8GB 容量）
2) 軟件準備
電腦上安裝有支持 Jupyter 的瀏覽器
提示：以下瀏覽器的最新穩定版本可支持 Jupyter Notebook*：
- ✓ Chrome
- ✓ Safari
- ✓ Firefox
* 主要由 Jupyter Notebook 使用的 WebSockets 和可變沙箱模型決定
不支持 Jupyter 的瀏覽器：
- Safari，低於版本 5
- Firefox，低於版本 6
- Chrome，低於版本 13
- 全部 Opera：CSS 渲染原因導致，但是執行時有可能可以用
- Internet Explorer 瀏覽器，低於版本 10
- Internet Explorer 瀏覽器，版本 10 及以上（同 Opera）
- 基於 IE 的 360 瀏覽器
* 請注意，Safari 在 HTTPS（SSL 安全加密的超文本鏈接協議）和不可信證書下無法正 常工作（主要是 WebSockets 無法正常工作）
- 獲取鏡像文件
- 下載 PYNQ-Z1 鏡像文件http://www.digilent.com.cn/community/411.html並解壓
- 將空白的 SD 卡插入電腦（最小需 8GB 容量），燒寫鏡像文件
- Windows 系統：使用 win32DiskImager 燒寫。Image File 選擇下載好的
- 鏡像文件。Device 選擇 SD 卡的位置，一般會自動分配爲 E 盤或 F 盤。
- Linux 系統/MacOS：使用系統自帶 dd 命令，在不同操作系統上燒寫
Micro SD 的操作細節，可參考教程 http://pynq.readthedocs.io/en/latest/appendix.html#writing-the-sd-card
4. PYNQ-Z1 硬件設置
- 1. 如上圖所示，將跳帽插在最上邊兩個排針上，設置 boot 跳線（板上標記的 JP4）到 SD 位置，選擇爲從 SD 卡驅動
- 2. 要想通過 Micro USB 線對 PYNQ-Z1 進行供電，需如圖所示將跳帽插在的最下邊兩個 排針上，設置電源跳線（JP5）到 USB 的位置（你也可以使用 12V 外部電源對 PYNQ-6 Z1 進行供電，將跳帽插在的最上邊兩個排針上，設置電源跳（JP5）到 REG 的位置）
- 3. 將已安裝鏡像文件的 SD 卡插入 SD 卡槽（如圖所示，SD 卡槽在開發板下方右側邊緣）
- 4. 使用 Micro USB 線將 PYNQ 開發板的 PROG UART（J14）接口連接到電腦。這將用來 給 PYNQ 供電以及作爲串口通信
- 5. 使用網線將 PYNQ 開發板連接到路由器或電腦（根據網線端口的選擇，後續操作會有不同）*
- 6. 將開關撥到 ON 以打開 PYNQ，等待系統啓動。大約一分鐘後將有兩個藍色的 LED 和 四個黃綠色的 LED 同時閃動，隨後藍色 LED 關閉，四個黃綠色的 LED 燈亮。此時系統 啓動完畢。
* 關於板載以太網連接的詳細說明
你可以將 PYNQ-Z1 的以太網接口和以下設備連接：
- 連接到一個路由器或者交換機上，與你的電腦在同一網絡下
- 直接連在電腦的以太網接口上
可以的話，請將你的開發板連接到一個具有以太網訪問的網絡上。這可以讓你更新板子上
的軟件並可以安裝新的軟件包。
• 連接到網絡
如果你通過 DHCP 服務器連接到一個局域網絡，你的板子會自動獲取一個 IP 地址，你必須保證有足夠的權限通過網絡訪問到設備，否則板子可能無法正常訪問。
路由器/網絡交換機（DHCP）
- 將板載以太網接口連接到路由器/交換機上
- 通過瀏覽器訪問 http://pynq:9090
- 更改主機名稱（根據自身需求）
- 配置代理（根據自身需求）
• 直接連接到電腦
此時，你需要一臺有以太網接口的電腦，同時你需要擁有配置網絡接口的權限。通過直接相連，你就可以訪問使用 PYNQ-Z1 了。但是這裏需要注意，除非你能將以太網與電腦上具有 Internet 訪問的連接進行橋接，否則你的 PYNQ-Z1 是無法訪問 Internet 的。在沒有 Internet 連接的情況下，你不能更新或者加載新的軟件包。
直接連接你的電腦（靜態 IP）
- 給電腦配置一個靜態的 IP
- 將板載以太網接口與電腦的直接相連
- 訪問 http://192.168.2.99:9090
*如何配置靜態 IP 請參見 https://pynq.readthedocs.io/en/latest/appendix.html#assign-your-computer-a-static-ip
5. 連接到 Jupyter 進行在線編程
如果PYNQ通過網線連接到了路由器，PYNQ將被自動分配地址。打開http://pynq:9090，用戶名和密碼都是 xilinx，輸入後即可進入以下界面。如果 PYNQ 通過網線連接到了電腦，需要先設置電腦的 IP 地址，參考 https://pynq.readthedocs.io/en/latest/appendix.html#assign-your-computer-a-static-ip，然後再打開 http://192.168.2.99:9090。同樣，輸入用戶名及 密碼 xilinx，即可進入以下界面。
默認的主機名是 pynq，默認靜態 IP 地址是 192.168.2.99。如果你改變了主機名稱或者板子上的靜態 IP 地址，你需要改變你訪問的地址。第一次連接時，電腦會花費幾秒鐘的時間來確定主機名和 IP 地址。
PYNQ 通過 Jupyter Notebook 的形式來提供各種示例文檔。你可以以網頁形式瀏覽這些示例項目文檔，或者如果你有一個正在運行 PYNQ 鏡像的板子，你可以可交互式地查看並運行這些 Notebook 文檔。你也可以在 Jupyter 主頁上的 Getting_Started 文件夾中找到可以使用的 Notebook 文檔。
這裏也有許多示例文檔來展示如何使用各種板載設備。
此外，我們還提供了一些樣例展示如何使用不同的板載外圍設備。目前，所有我們已對所有這些示例文檔進行了分類：
- common: 無針對性 overlay 的示例項目
- base: 與 PYNQ-Z1 base overlay 相關的示例項目
- logictools: 與 PYNQ-Z1 logictools overlay 相關的示例項目
當你打開一個筆記本並作出任何修改，或者執行代碼片段，notebook 文檔都將會被更改。這就需要你打開一個新的 notebook 時做好備份。如果你需要恢復原始版本，你可以從 PYNQ Github https://github.com/xilinx/pynq 項目頁面上下載全部筆記本。
在 Running 一欄下，則可以看到正在運行的項目。
• 訪問板載文件
在 PYNQ 板上，運行有一個文件共享服務：Samba。通過它，板子上的主目錄可以作爲網
絡驅動器訪問，同時你可以將文件在板子和電腦間傳遞。
\\pynq\xilinx # If connected to a Network/Router with DHCP
\\192.168.2.99\xilinx # If connected to a Computer with a Static IP
或者在 Linux 下：
smb://pynq/xilinx # If connected to a Network/Router with DHCP
smb://192.168.2.99/xilinx # If connected to a Computer with a Static IP
然後會跳出下圖：
Samba 服務器的用戶名和密碼都是 xilinx。
注意：如果必要，請修改主機名/IP 地址。
• 更改 hostname
如果你連接在一個其它 PYNQ-Z1 開發板可能已經連接入的網絡下，建議你立即更改你的主機名稱。通常，這種情況在工作或者校園環境下會比較常見。PYNQ 的默認 hostname是 pynq ， 終 端 被 內 嵌 在 Jupyter 中 。 在 Jupyter 的 主 頁 pynq:9090 界面 中 打 開New>>Terminal，你將以 root 權限在瀏覽器中打開一個終端：
在 Terminal 裏輸入以下指令更改 hostname（使用你自己希望給板子設置的主機名來替換 NEW_HOST_NAME 的位置）：
sudo /home/xilinx/scripts/hostname.sh NEW_HOST_NAME
然後需要重啓 PYNQ 才能生效（使用新的主機名重新連接）：
sudo shutdown -r now
注意：如果你以 root 權限登錄，則不需要使用 sudo。但是如果使用 xilinx 進行登錄，sudo 必須添加在這些命令之前。如果你不能訪問你的板子，瀏覽下面的步驟以通過 micro USB 線來打開終端。
• 通過 USB 接口連接電腦終端
如果你需要修改板載設置，但是無法訪問通過 Jupyter 訪問終端，你可以藉助 USB 接口， 通過電腦終端控制 PYNQ。此時我們需要安裝一個終端工具，比如 PuTTY 或者 Tera Term。 爲了打開終端，你需要知道開發板所在 COM 端口。
在 Windows 上，你可以在控制面板打開 Windows 設備管理器進行查看
- 打開設備管理器，展開端口項
- 找到 USB 串口所在 COM 端口，例如 COM5
一旦你知道了 COM 端口，打開 PuTTY 並使用下列設置：
- 選擇 Serial
- 輸入 COM 端口號
- 輸入波特率
- 然後點擊 Open 啓動
在終端窗口中按 Enter（回車）以確保你能看到命令行：
xilinnx@pynq:/home/xilinx#12
完整的終端設置如下：
- 115200 baud
- 8 data bits
- 1 stop bit
- No Parity
- No Flow Control
在終端中按回車鍵，出現 xilinx@pynq:~$，即可輸入指令控制 pynq。比如輸入 hostname查看名稱，輸入 ifconfig 查看 IP 地址等。
• 設置代理
如果你的開發板連接到的是使用代理的網絡中，你需要在板上設置代理服務器。按照上方
教程打開終端，並輸入下列命令並將“my_http_proxy:8080”和“my_https_proxy:8080”更改
爲你自己的設置：
set http_proxy=my_http_proxy:8080
set https_proxy=my_https_proxy:8080