RFSoCでPynqを試す

Xilinx の RFSoC をつかって RF の実験をする。その時、Pynq が使える。さらに Jupyter を使えってリアルタイムの情報を得ることもできる。

Transcript

1. RFSoC で PYNQ りょうす
2. 自己紹介 • りょうす • @ryos36 著者です
3. PYNQ と いえば... • あれは 2017 年の事だった
4. PYNQ を使う モチベーション • Python で簡単に FPGA を使いたい
5. RFSoC とは？ • 高速多入力のAD,DA変換器を搭載 した大容量のFPGA • MIMO変復調装置、ビームフォーミング • 5G、Beyond 5Gなどの基地局、端末装置 • レーダー信号処理装置 • 量子コンピュータのマイクロ波制御など
6. RFSoC ZCU111 • 200万円くらい？
7. PYNQ が使えるらしい • https://github.com/Xilinx/RFSoC-PYNQ • 対応しているボード • RFSoC2x2 • RFSoC4x2 • ZCU111 • ZCU208 ZCU111 のディレクトリはある がほとんど空っぽ たとえば ZCU208 なら base というディレクトリがあって make を 実行するとどうも bitstream ができあがるらしい。
8. しかたがないので ZCU104 の PYNQ を 参考にちょっとやってみる • 参考にしたサイト • https://blog.n-hassy.info/2021/05/vitis-hls-to-fpga-4/ • というよりほぼそのままやってみている
9. ＳDカードを用意 • PYNQ イメージをダウンロードしマイクロ SD カードへ • Linux がたちあがるのでらくちん • Ethernet でつなげていれば bitstream をコピーするだけで使える
10. USB Ether SD カード
11. Linux から接続 (cu コマンド!!) bitstream hwh ファイル 画像ファイル Jupyter のソース
12. Jupyter なのですごく簡単 design_1.bit : ビットストリーム design_1.hwh: ハードウェア情報
13. おおもとは C のソース(Vitis-HLS使う)
14. ソースコード void gaussian(AXI_STREAM &in_strm, AXI_STREAM &out_strm) { // 入出力のインターフェースを定義 #pragma HLS INTERFACE s_axilite port=return bundle=CONTROL_BUS #pragma HLS INTERFACE axis port=in_strm #pragma HLS INTERFACE axis port=out_strm // line buffer と window を定義して，パーティションする int linebuf[d-1][width]; int window[d][d]; #pragma HLS ARRAY_PARTITION variable=linebuf complete dim=1 #pragma HLS ARRAY_PARTITION variable=window complete dim=0 AP_AXIS pix; // width * r + r + 1 個入力を読んで，linebuf と window を初期化する buf_x1: for (int px = width - r - 1; px < width; px++) { #pragma HLS PIPELINE II=1 pix = in_strm.read(); linebuf[r-1][px] = pix.data; } https://github.com/hashi0203/Vitis_HLS_Gaussian/ から AXI Stream を使用 している
15. ポイントはAXI-DMA(VDMAじゃない) ありがとう 「FPGAの部屋」！！情報たすかります
16. パケットの最後をラわすのに last を使う AP_AXIS val; val.keep = pix.keep; val.strb = pix.strb; val.last = 0; // 最後のビットの時だけ 1 で，その他の時は 0 にする https://github.com/hashi0203/Vitis_HLS_Gaussian/ から VDMAじゃない!! user は使わない!!
17. しかし、このままだとRFSoCぽくない • いくつか Xilinx から有益な情報が公開されている • PYNQ RFSoC Workshop(https://github.com/Xilinx/PYNQ_RFSOC_Workshop)
18. そのなかの rfsoc_qpsk をトライ • ZCU111 用のソースがあるので合成可能 • make zcu111 でビットストリームが出来る • 出来た後に design をすべて消すので注意 • boards/ZCU111/rfsoc_qpsk に移って make block_design https://github.com/strath-sdr/rfsoc_qpsk
19. 実は pip3 でインストールするだけで使える # pip3 install https://github.com/strath-sdr/rfsoc_qpsk/releases/download/v1.4.5/rfsoc_qpsk.tar.gz python -m rfsoc_qpsk install これも Jupyter だから 簡単!!
20. 実機の準備 ループバックさせる
21. 実行するとコンソールが現れる voila-dashboards という ツールを使っている リアルタイム に表示 QPSK
22. なんとなく RF ぽいがめんも出る
23. 線をはずすと通信してないことがわかる
24. 折角だから block_design もみる RF Data Converter が 重要
25. I (16) Q (16) 送信用:32
26. 設定するだけ で使える!!
27. 他のオーバレイ それにしても RFSoC 高価過ぎる!! Spectrum Analyzer RFSoC OFDM Demonstrator
28. ADALM-PLUTO • ソフトウェア無線アクティブ・ラーニング・モジュール • 電波法等の法規制を確認・遵守の上、ご使用ください。 https://www.analog.com/jp/design- center/evaluation-hardware-and- software/evaluation-boards-kits/adalm- pluto.html より
29. Zynq Z-7010 + AD9363 https://s-taka.org/plutosdr-tcxo-upgrade/ さんのサイトから
30. ADALM-PLUTO の機能 • 325 MHz ～ 3.8 GHz の RF 周波数帯に対応 • 最大 20 MHz の瞬時帯域幅 • 可変レートの 12 ビット ADC と DAC • 半二重または全二重のトランスミッタとレシーバー（1つずつ） • MATLAB®、Simulink® をサポート • GNU 無線シンク・ブロックとソース・ブロック https://www.analog.com/jp/design-center/evaluation- hardware-and-software/evaluation-boards-kits/adalm- pluto.html#eb-overview から引用
31. PyADI-IIO というのが使えるらしい https://github.com/analogdevicesinc/pyadi-iio/
32. 今後、、、 • いろいろ買ってみたので SDR 関係に手を出していく、、、かも
33. おしまい