利用深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）進(jìn)行圖像分類是通過(guò)使用多個(gè)卷積層來(lái)從輸入數(shù)據(jù)中提取特征，最后通過(guò)分類層做決策來(lái)識(shí)別出目標(biāo)物體。

典型的大規(guī)模CNN網(wǎng)絡(luò)通常包含數(shù)百萬(wàn)個(gè)神經(jīng)單元和數(shù)百萬(wàn)個(gè)連接，需要超過(guò)十億次的操作才能處理一個(gè)輸入，因此整個(gè)過(guò)程比較耗時(shí)。

PipeCNN是一個(gè)開源的基于OpenCL的深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，采用板載ARM＋FPGA異構(gòu)計(jì)算的方式來(lái)加速CNN運(yùn)算中計(jì)算密集型運(yùn)算。卷積、全連接等復(fù)雜運(yùn)算利用FPGA的豐富片上并行計(jì)算資源進(jìn)行加速，保證了實(shí)時(shí)性。ARM上運(yùn)行數(shù)據(jù)流讀取和顯示工作，保證了程序的靈活和可擴(kuò)展性。

本文將演示如何在友晶LabCloudFPGA硬件在線實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)（下文簡(jiǎn)稱LabCloud平臺(tái)）上用PipeCNN進(jìn)行ImageNet圖像分類加速。

01在Lab Cloud上運(yùn)行PipeCNN步驟搭建環(huán)境

Lab Cloud平臺(tái)已經(jīng)安裝有OpenCL環(huán)境 。(可在終端下發(fā)如下三條命令進(jìn)行驗(yàn)證)

資源下載

1. 可以直接在云節(jié)點(diǎn)打開終端，輸入如下命令進(jìn)行源碼下載：

gitclonehttps://github.com/doonny/PipeCNN.git

若有些院校Lab Cloud只連了局域網(wǎng)，則可以通過(guò)鏈接https://github.com/doonny/PipeCNN下載到自己的電腦上：

然后通過(guò)Lab Cloud平臺(tái)的文件上傳功能傳至云節(jié)點(diǎn)。

2. 通過(guò)鏈接https://pan.baidu.com/s/1jIl6qkm?_at_=1744271894249#list/path=%2FPipeCNN下載data_alex文件夾(包含image.dat，fc8.dat，weights.dat三個(gè)文件），并將該文件夾放到PipeCNN-master/project_intel/data路徑下。

3. 測(cè)試圖像使用的是ImageNet(ILSVRC2012_img_test.zip，300張照片)

下載鏈接:https://pan.baidu.com/s/1Agx0qZs55aZWM58c-Wng8A提取碼: tera

編譯kernel

1. 進(jìn)入PipeCNN-master/project_intel/device/RTL路徑下，打開終端，輸入 make：

2. 按照下圖修改project_intel/Makefile：

USE_OPENCV=1

PLATFORM=arm32

FLOW=hw

切換路徑到

/root/intelFPGA/18.1/hld/board/de_cloud

3. 按照下圖修改PipeCNN-master/project_intel/device/hw_param.cl文件:

VEC_SIZE 8

LANE_NUM 8

choose net 改為 ALEXNET

4. 按照下圖修改PipeCNN-master/project_intel/device/conv_pipe.cl文件:

5. 進(jìn)入 PipeCNN-master/project_intel 路徑下執(zhí)行 make fpga，最終在PipeCNN-master/project_intel 路徑下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)conv.aocx文件：

編譯host

編譯host時(shí)還需要繼續(xù)修改project_intel/Makefile文件去指定當(dāng)前opencv路徑。

1. 對(duì)于當(dāng)前Lab Cloud 上對(duì)應(yīng)的DE_Cloud板卡環(huán)境需要修改如下：

OCV_LIBS后面添加 -lopencv_imgcodecs

修改路徑 /usr/local/lib

修改路徑 /usr/local/include

2. 將PipeCNN-master/project_intel/host/layer_config.h文件當(dāng)中的char型定義全部改成signed char型（一共4處修改）。

3.data_alex文件夾若不是放在PipeCNN-master/project_intel/data路徑下（已經(jīng)在該路徑下的忽略此步驟），則需要進(jìn)入main.cpp修改文件路徑到當(dāng)前正確路徑。

4. 刪掉PipeCNN-master/project_xilinx文件夾和PipeCNN-master/project_intel/conv文件（刪掉多余文件以便將剩下文件傳輸?shù)皆破脚_(tái)開發(fā)板）。

5.然后點(diǎn)擊SoC傳輸將PipeCNN-master文件夾和ILSVRC2012_img_test.zip文件傳到DE_Cloud開發(fā)板的LXDE桌面：

6. 將ILSVRC2012_img_test.zip解壓到/home/root路徑（

若圖片解壓到其他路徑下，則需要進(jìn)入main.cpp修改文件路徑到當(dāng)前正確路徑。）：

7. 點(diǎn)擊SoC桌面進(jìn)入DE_Cloud開發(fā)板的 LXDE桌面：

8. 按照下圖打開Linux的終端：

9. 用命令cd OpenCL 切換到OpenCL文件夾，用命令source ./init_opencl.sh進(jìn)行OpenCL runtime初始化：

10. 切換路徑到PipeCNN-master/project_intel/下執(zhí)行make host就會(huì)在當(dāng)前路徑下生成run.exe文件（在這個(gè)過(guò)程中會(huì)有warning提示，可以忽略）：

執(zhí)行PipeCNN

1. 配置FPGA使用命令aocl program /dev/acl0 conv.aocx。

2. 運(yùn)行host使用命令make run。

運(yùn)行結(jié)束，便可以得到分類結(jié)果。

02Lab Cloud平臺(tái)簡(jiǎn)介

LabCloud FPGA 硬件在線實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)