Demonstrace využití platformy System on Chip Pynq Z2

Abstract

Práce se zabývá vývojovou platformou Pynq Z2 s SoC obsahujicim programovatelnou logiku FPGA propojenou s procesorem ARM. Hlavním cílem je vytvoření skupiny vzorových aplikací, které využívají periferie dostupné na vývojové desce a realizují kritické výpočty na FPGA. Tyto aplikace mají podobu šablony dělící funkcionalitu na část komunikující s periferií a druhou část implementující samotný algoritmus výpočtu. Zvoleny byly konkretní algoritmy z oblasti vyhledávání v textu (Knuth-Morris-Pratt algoritmus), filtrace obrazu (změna barev obrazu a vyhlazovací konvoluční maska), filtrace zvukového signálu (dolní propust) a klasifikace internetových paketů (rozhodovací strom). Algoritmy je možné nahradit za vlastní, přičemž okolní rozhraní pro komunikaci s periferií zůstane zachováno. Kromě samotné implementace je ke každé aplikaci poskytnut interaktivní Jupyter Notebook dokument s doprovodným materiálem, který má za cíl usnadnit pochopení dané problematiky.

The thesis deals with the Pynq Z2 with SoC containing FPGA programmable logic connected to ARM processor. The main goal is to create a set of sample applications that use the peripherals available on the development board and perform critical computations on the FPGA. These applications take the form of a template dividing the functionality into a part communicating with the peripherals and another part implementing the actual computation algorithm. Specific algorithms were chosen from the areas of text search (Knuth-Morris-Pratt algorithm), image filtering (image color change and smoothing convolution mask), audio signal filtering (low pass), and internet packet classification (decision tree). The algorithms can be replaced with custom ones, while the surrounding interface for communication with the periphery is preserved. In addition to the implementation itself, an interactive Jupyter Notebook document is provided for each application with accompanying material to facilitate understanding of the subject matter.