FPGA設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素之一是數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)，事實(shí)上，去年我們研究了如何使用帶有Zmods的eclipse Z7板來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器。

但是，該項(xiàng)目需要使用信號(hào)發(fā)生器等形式的外部硬件。我認(rèn)為創(chuàng)建一個(gè)使用PYNQ的示例可能是一個(gè)好主意，它使我們能夠使用Python生成任意信號(hào)，過(guò)濾它并繪制結(jié)果波形。

在使用PYNQ的項(xiàng)目中，我們將能夠可視化輸入和輸出波形。

Vivado設(shè)計(jì)

為了開(kāi)始這個(gè)項(xiàng)目，我們將在Vivado實(shí)現(xiàn)一個(gè)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)將FIR編譯器連接到可編程邏輯中的DMA。這將允許我們通過(guò)FIR濾波器傳輸大量的樣本。

為此，我們需要以下IP塊

?Zynq ultrascale + MPSOC處理系統(tǒng)

?中斷控制器

?AXI直接存儲(chǔ)器存取

?冷杉編譯器

?智能互聯(lián)

?AXI互連

?處理器復(fù)位系統(tǒng)

?Concat塊

這些塊需要按如下方式配置

Zynq UltraScale+ MPSoC處理系統(tǒng)-為Avnet ZU板配置，在此IP塊上，我還啟用了saxi HPC連接，以及PL PS IRQ

對(duì)于FIR編譯器，我將實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的低通濾波器，采樣率為100 Msps，時(shí)鐘速率為100MHz。這意味著我們將能夠處理高達(dá)50兆赫的信號(hào)。

為了設(shè)計(jì)濾波器，我再次使用TFilter設(shè)計(jì)低通濾波器，通帶定義為0-25MHz，阻帶定義為30MHz以上。

生成的系數(shù)可以復(fù)制到FIR編譯器中

由于我們正在使用16位輸入，輸出將增長(zhǎng)到33位，然而，為了確保DMA更容易工作，我們將截?cái)嘟Y(jié)果為32位。

如果我們?cè)敢?，我們可以修改設(shè)計(jì)，使過(guò)濾器系數(shù)能夠在飛行中上傳。

由于我們正在使用DMA，我們需要確保FIR編譯器AXI流接口具有正確的信號(hào)數(shù)量。我們特別需要DMA的TLast信號(hào)。

當(dāng)涉及到DMA時(shí)，我們需要配置它以支持最多26位的緩沖區(qū)長(zhǎng)度寄存器。同時(shí)確保讀通道是16位，寫(xiě)通道是32位。

完成的解決方案應(yīng)該如下圖所示(TCL腳本附屬于下面的項(xiàng)目)

圖完成后，我們可以構(gòu)建獲得硬件切換(HWH)文件和位流的項(xiàng)目。

PYNQ

要開(kāi)始創(chuàng)建筆記本，我們首先需要獲取ZU板的PYNQ映像(在這里可用)，并將ISO映像寫(xiě)入SD卡。一旦SD卡準(zhǔn)備好了，我們就可以啟動(dòng)主板了。

通過(guò)將ZU板連接到以太網(wǎng)，我們可以將該板映射為網(wǎng)絡(luò)位置，并將生成的HWH和位文件傳輸?shù)絑U板。

確保使用不同的憑據(jù)檢查連接，密碼是xilinx， xilinx。

確保當(dāng)您上傳比特和HWH時(shí)，它們的名稱相同。

筆記本創(chuàng)造

為了開(kāi)始創(chuàng)建筆記本，我們將完全在python中執(zhí)行過(guò)濾。

這將顯示下面的信號(hào)

如果我們對(duì)這個(gè)信號(hào)做FFT

我們可以在FFT中看到信號(hào)的頻率

為了在硬件上執(zhí)行過(guò)濾，我們可以使用下面的代碼，而不是這個(gè)信號(hào)應(yīng)該通過(guò)過(guò)濾器。

我們將使用pynq allocate來(lái)定義發(fā)送和接收緩沖區(qū)所需的連續(xù)內(nèi)存分配。我們將使用上面生成的相同信號(hào)

繪制FFT也給出

現(xiàn)在讓我們生成一個(gè)應(yīng)該被過(guò)濾掉的信號(hào)

如果我們要運(yùn)行過(guò)濾器

運(yùn)行硬件示例提供

總結(jié)

本項(xiàng)目展示了如何使用PYNQ輕松學(xué)習(xí)FIR濾波器，我們可以使用PYNQ環(huán)境創(chuàng)建簡(jiǎn)單的信號(hào)處理演示。

本文編譯自hackster.io