喜大普奔：可以宅家搞 FPGA 實驗啦！
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受新冠肺炎疫情影響，中國各大高校為切斷疫情傳播開展線上視頻的方式積極恢復(fù)教學(xué)。然而，需要硬件的動手實驗環(huán)節(jié)成為線上教學(xué)的難題。近日，官媒“新華社”報道了賽靈思口袋實驗室（10萬+閱讀）的新聞——在疫情期間北京多所高校通過將“口袋實驗室”工具包郵寄給學(xué)生，實現(xiàn)了教師在網(wǎng)上授課、學(xué)生線下同步完成操作的實驗課程在線教學(xué)。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202003/411070.htm
*圖源新華社
“口袋實驗室是一種體積小、功能齊全、便于攜帶的小型實驗平臺。憑借先進的功能和靈活性，學(xué)生可以在任何時間，任何地點開展實驗?！?nbsp;— 張延軍教授，北京理工大學(xué)
事實上自 2014 年以來，賽靈思大學(xué)計劃一直致力于通過“口袋實驗室”幫助中國數(shù)百所大學(xué)改造其數(shù)字設(shè)計實驗室。賽靈思數(shù)字系統(tǒng)設(shè)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）。
眼尖的小伙伴也許已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，“口袋實驗室”工具包內(nèi)含一塊基于賽靈思 Artix FPGA 器件的板卡。事實上除了“口袋實驗室”，為了幫助疫情期間學(xué)子安全、順利地開展實驗課，賽靈思更開放了“云”實驗室，讓廣大學(xué)子在家用電腦也能上實驗課。
如何用電腦上實驗課？ 答案就在賽靈思 PYNQ 遠程實驗室。
賽靈思大學(xué)計劃與 OpenHEC 聯(lián)合提供的 PYNQ 遠程實驗室，讓廣大師生學(xué)子有電腦就能在家上實驗課，解決了高校教師頭疼的“云課堂”下如何開展課程實驗的問題。
有了 PYNQ 遠程實驗室，你可以：
○ 在家抗“疫”學(xué)習提升免疫力。在家就能遠程上實驗課，安全又安心；
○ 告別繁雜的板卡束縛，隨時開展基于 PYNQ 課程建設(shè)或科研項目開發(fā)；
○ 教學(xué)質(zhì)量不打折扣，給你別具一格的線上實驗教學(xué)新感受；
聽完小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？ 別著急，接下來就手把手教大家如何在家上實驗課。
簡而言之，使用 PYNQ 遠程實驗室的流程大體可劃分為兩部分：首先在本地完成 FPGA 邏輯部分的開發(fā)，使用傳統(tǒng)的 HDL 語言或 HLS 通過 C/C++ 語言實現(xiàn)關(guān)鍵的算法或功能；然后連接到遠程實驗室，在 Jupyter Lab/Notebook 開發(fā)環(huán)境中實現(xiàn) FPGA 比特流加載、FPGA 算法/功能驗證與調(diào)用，最終完成基于遠程平臺的課程實驗
接下來，小Xi 給大家展示下那些基于賽靈思 PYNQ 在實踐中創(chuàng)作的部分優(yōu)秀作品。
利用 PYNQ 實現(xiàn)的智能音箱
本案例利用 PYNQ 自定義 Overlay 驅(qū)動 Respeaker，實現(xiàn)了一個智能音箱。ReSpeaker 是一個四路 ADC 芯片 AC108 位轉(zhuǎn)換芯片的四通道麥克風的設(shè)備，它支持 I2S 接口，在本案例中它需要連接到 PYNQ-Z2 的樹莓派接口。本項目有 DOA（Direction of Arrival）實驗，和 STT（Speech to Text）實驗。
基于 PYNQ 散射成像相機 CC Cam
本作品 CC Cam 基于計算光學(xué)的方法實現(xiàn)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(tǒng)。散射圖像重建首先須標定點光源獲取點擴散函數(shù)，獲取物體的散射圖像后通過FISTA算法迭代重建。透過散射介質(zhì)成像在云霧遙感測繪、觀察生物深層組織等方面有應(yīng)用前景，同時無透鏡的計算光學(xué)成像對相機突破透鏡尺寸和分辨率限制有著革新意義。
基于 FPGA 的類腦計算平臺
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(yīng)用非常廣泛，可支持高校各類基礎(chǔ)與專業(yè)課程建設(shè)，比如數(shù)字信號處理、圖像處理、計算機組成、AI 人工智能等眾多課程。
從此前的口袋實驗室、夏令營/冬令營到協(xié)辦全國大學(xué)生 FPGA 創(chuàng)新設(shè)計競賽，再到如今的 PYNQ 遠程實驗室，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)圈合作共贏的理念，以獨特的、靈活應(yīng)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(yǎng)與輸送更多的軟硬件復(fù)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源軟硬件協(xié)同設(shè)計框架，這是一套將軟件、硬件、電子信息、計算機和自動化等所有學(xué)科融合在一起的開源框架，已在教學(xué)與科研領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用?？勺鳛楸究?4 學(xué)年多門基礎(chǔ)與專業(yè)課程的統(tǒng)一平臺，真正實現(xiàn)貫穿式教育。
溫馨提示：疫情期間，PYNQ 遠程實驗室優(yōu)先支持高校教師課程建設(shè)，現(xiàn)在即可前往賽靈思開源硬件社區(qū) www.openhw.org 提交申請。后續(xù)我們還將向社區(qū)開放。
還在等什么，現(xiàn)在就去賽靈思開源硬件社區(qū) www.openhw.org 提交申請，小Xi 期待各位小伙伴的佳作
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