第五届集创赛——DIGILENT杯

DIGILENT杯

¨ 杯赛题目:基于FPGA开源软核处理器的硬件加速智能系统设计

¨ 参赛组别:A组(仅限A组参加)

¨ 赛题内容:

利用业界主流软核处理器(仅限于Cortex-M系列及 RISC-V系列)在限定的DIGILENT官方FPGA平台上构建SoC片上系统,在 SoC中添加面向智能应用的硬件加速器(如从最简单的矩阵乘加加速到更复杂的神经网络硬件优化实现)以提高和优化系统的性能,并基于该SoC实现一个基于该SoC的智能信息处理系统,系统具有创新性、实用性和具体的应用场景。具体要求如下:

1. 选题内容要求必须能够实现带有硬件加速功能的智能系统应用,鼓励面向图像处理、视频处理、语音识别检测、智能可穿戴等“泛AI”应用创新且合理选题,鼓励新工科跨学科交叉创新,SoC本身具备智能“感知”、“决策”、“执行”等部分,可酌情添加“通信”部分,可以进行云边端融合创新应用实现, 但主体部分需部署在FPGA SoC端且体现出边缘端作为主体的优势.

2. 使用业界主流指令集兼容的软核处理器构建SoC,且片上系统应至少包含:

1) 仅限于Cortex-M系列,   RISC-V系列的开源软核处理器;

2) 利用片上或DIGILENT板上资源实现的ROM与RAM;

3) 与芯片外部引脚连接的GPIO外设;

4) 至少一个音频或者视频人机交互接口

选择对应软核处理器配套工具链设计软件程序,通过SoC硬件数字GPIO来驱动8位逻辑分析仪,并在逻辑分析仪上滚动打出对应的SoC内核名称(如:CortexM0, lowRISC, E300 等),组委会推荐使用DIGILENT虚拟仪器的逻辑分析仪来进行该基本SoC GPIO功能展示。

3. 在DIGILENT平台上可利用FMC, ZmodPmod等业界标准接口来扩展硬件资源,实现更加丰富的场景应用;

4. 以软硬协同的思想对SoC进行全面优化,确定合理的软硬件任务划分,分析优化前后SoC整体性能的变化。

5. 酌情为设计的SoC添加具备执行机器学习、深度学习等模型的硬件加速器,能够充分体现片上硬件加速器对场景应用的性能提升作用。

6. 可以基于纯FPGA设计、或者直接使用带硬核的ZYNQ的平台设计(使用ZYNQ时同样需要在PL即FPGA部分体现硬件加速功能);

¨ 作品提交:

1. 设计报告:

2. 作品展板(团队介绍、项目心得体会、项目研发情况、技术创新点、后续工作)

3. 作品PPT(团队介绍、项目心得体会、项目研发情况、技术创新点、后续工作)

4. 系统设计方案(系统功能介绍、系统架构图、软硬件功能划分、加速器详细设计等)

5. 功能仿真及测试结果图

6. 系统展示图片、视频

7. 设计数据:

1) 系统原理图;

2) 软硬件代码;

3) 仿真和测试结果;

4) 现场答辩和演示

5) 系统设计方案

6) 软硬件任务划分

7) 加速器设计细节

8) 仿真图等验证结果

9) 现场演示智能SoC功能

¨ 评分标准:

内容

分值

评分依据

1.完成基于业界主流SoC片上系统的基础设计

10分

在硬件平台上实现系统,并正确编译、下载软件程序, 现场编程调试,能够通过SoC的数字GPIO在外部硬件逻辑分析仪仪器上(虚拟仪器)显示出对应SoC的内核名称;

2.具备非GPIO之外更多外设集成,如Pmod外设,Zmod外设,FMC外设

10分

1.外设扩展功能的合理性,复杂度

2.完整具备“感知”、“决策”、“执行”;

3.接口设计的功能仿真结果等可视化成果;

4.是否具有智能“通信”功能,良好的外设人机交互

3.智能处理加速器的设计与实现

30分

1.加速器模型、算法创新点、与应用结合紧密度

2.加速器设计的功能仿真结果等可视化成果

4设计工程归档专业度,配套展示视频、图文、工程项目代码

20分

1.详实规范的设计文档、含视频、工程文件、图文描述

2.是否开源设计并分享给更多创新创业团队(开源到公共可访问的代码托管平台上,提供直接可运行的完整工程文件及demo视频与项目描述文件)

5.系统优化分析

10分

1.系统的完整性和鲁棒性

2.系统的创新性和市场潜力

3.针对SoC功耗、面积、成本等进行优化,给出优化前后的进行了对比结果

4.指出目前设计的不足和可以进一步优化的方向

6.答辩和现场演示

20分

1.现场答辩和问答表现

2.现场系统各项功能展示效果

¨ 注意事项:

1. 基于纯FPGA设计参赛者所选用的FPGA开发平台限定于DIGILENT的Xilinx Spartan及 Artix-7,Kintex-7全系列平台(仅FPGA不含硬核处理器),基于带硬核的ZYNQ的平台设计参赛队则限定选用带有硬核处理器的DIGILENT全系列ZYNQ平台(包括ZYNQ7000以及ZYNQ MPSoC系列)

2. DIGILENT及中国本地合作伙伴将为参赛队提供有限的免费开发板借用服务(无需押金,但需要登记参赛队伍及指导教师联系信息),在报名结束后开通借用通道。因为开发板数量有限,申请者需在报名时提交一份开发板申请书,简述项目开发思路和以往成果,择优发放。出借的平台详见DIGILENT中文官网首页www.digilent.com.cn

       

        其他注意事项:

        1、参加企业命题杯赛的作品,杯赛出题企业有权在同等条件下优先购买参加本企业杯赛及单项奖获奖团队作品的知识产权。

        2、大赛组委会对参赛作品的提交材料拥有使用权和展示权