PynqInstrumentCluster，正如我们所说的那样，是一个汽车混合仪表板，旨在成为Xilinx成本优化产品组合的平台演示者，以及在GDL的Avnet应用程序团队中为客户应用程序开发构建块的媒介。目的是展示用Python为Xilinx设备开发软件的简便性，以及如何通过将硬件模块连接到现有开发板来开发概念验证。这是一个正在进行的项目，预计将通过支持更多设备和硬件扩展来不断增加其功能。

硬件设计我们得到了一些汽车步进电机、指示针和几个报废的仪表板面板。它们很实用，所以我们决定花一些时间建造一个机械结构来支撑它们以及相应的指示灯。它最初是用木雕制成的，这限制了很多功能。经过多次测试，它在Fusion中重新设计，分成4个组装块，并用白色PLA3D打印。这提供了一个稳定、功能性和更好看的结构，并有助于培养基本的3D建模技能。

对于第一个版本，决定使用WSneopixelLED，与实际集群中使用的传统顶级LED相比，它具有以下几个优点：

1.无需驱动程序。2.链上的单个可寻址设备。3.用于编程的单个I/O。4.在一个单元中提供非常明亮的LED和RGB颜色。5.来自AdamTaylor的可用IP。

尽管可以使用单个链对55个LED进行编程，并且只需要来自Zynq的单个GPIO，我们还是决定将链分成四个部分，这样我们就可以进行IP复制，并稍微简化布线和组织软件中的映射。

为了展示PS-PL集成并利用Zynq器件中的大量逻辑资源，步进控制IP设计为在PL上运行，并且由于电机运行而需要使用电平转换器/电流驱动器在5V。四个LD设备焊接在面包板上，并为它们提供外部5V电源。

出于演示目的，使用BLE到UART模块将Zynq设备连接到在MITai2应用程序发明者平台中开发的Android应用程序。该应用程序非常简单，只需通过BLE连接将ASCII数据发送到模块，该模块又通过UART与Zynq进行通信。这些ASCII数据然后由Python程序读取，该程序在集群硬件上执行操作。我们可以改变4个表盘的背光颜色，打开和关闭信号灯和转向信号，并在面板的印刷范围内移动步进电机。

Vivado中的Pynq覆盖开发最初，步进电机的IP仅在PL中开发、模拟和测试。幸运的是PynqZ1和Z2设计允许这样做。IP核需要使用USB转UART模块，因此我们可以设置步进电机移动的角度和方向。步进器控制的时钟最初在kHz下进行测试，该频率可以正常工作，但速度很慢。进一步的测试是在和kHz下进行的，这提供了更好的运动。

为了让PS访问neopixel和电机控制IP，添加了几个BRAM接口和AXI到BRAM模块。

JupyterLab中的Python最终应用允许对正在运行的设计进行快速叠加更新。

未来的升级/扩展1.计划用闪亮的Ultra96V2替换Pynq-Z2。但是我们仍然需要步进器的5V电平转换。

2.启用中央显示器和扬声器。

3.添加内/后摄像头。

4.添加多个环境传感器。

5.支持运行MicroBlaze或ArmCortex内核的Spartan-7设备，用于传感器集成C代码开发。

本方案更多详细资料可在附件中下载查看

附件截图：

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