全国大学生集成电路创新创业大赛-RISC-V挑战杯

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比赛题目:RISC-V 片上系统设计——身份识别应用(对应“子题目2”)

参赛要求:本科生组/无限制组

赛题内容:

利用RISC-V处理器在DIGILENT可编程逻辑平台上构建片上系统,实现身份识别系统应用。须包含:1.图像采集2.图像处理3.人机交互功能,观察并优化系统的性能。


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基础功能要求:

使用开源的RISC-V处理器IP(rocket-chip/ PULPino/Hummingbird E200/Ariane等),在你的可编程逻辑平台上构建简单的RISC-V片上系统。
系统应至少包含:

  • RISC-V处理器;

  • 利用片上或板上资源实现的ROM与RAM;

  • 与芯片外部引脚连接的GPIO外设。

  • 使用对应的工具编写并生成软件程序,实现GPIO输出引脚跟随GPIO输入引脚变化。将对应的输入、输出引脚连接至板上开关与LED,确认程序正确运行。

  • 将RISC-V SoC的至少8路数字I/O或2路模拟I/O连接到硬件逻辑分析仪或示波器通道上(推荐采用Analog Discovery Studio), 在硬件逻辑分析仪或示波器上显示出“RISC-V”字样(任意字体)(类似下面逻辑分析仪中的”春节快乐!”)


基础功能部分同时需要实现简单的以太网图像数据获取功能: 图像获取部分功能实现如上图,在FPGA中实现以太网通信接口及缓存,作为RISC-V片上系统的一个外设,编写软件程序,能够通过以太网接口与外部的FTP/tFTP服务器通信,并从服务器上获取已经准备好的图片数据,通过软件程序控制能够将获取到的图片数据依次显示在外设液晶屏幕上。


进阶功能要求:

进阶功能一: 除了通过以太网口获取FTP服务器上已经存有的图像外,在FPGA中编写图像传感器的接口和数据缓存,作为RISC-V片上系统的另一个外设,并编写软件程序,将图像传感器(可以是Pcam 5C也可以是其他图像采集传感器)的采集结果显示在开发平台外接的液晶屏上。

 

进阶功能二:在RISC-V上编写软件程序,对从FTP服务器上获取的图片信息进行识别,并显示在LCD屏上。可以在FPGA中设计硬件加速器,帮助RISC-V处理器加快识别的速度。

利用以上实现的识别系统,进行20个身份识别挑战赛:

 

身份识别提供两种方式(参赛队任选其中一种)

方式一: 通过身份证号进行图像识别

测试图片由“身份证号生成器”生成(png或 jpg格式或raw data格式);组委会会提前存放到现场的FTP服务器中,模拟身份证由18位数字组成,此次识别限于18位身份证数字和字母组合。

测试时,参赛队启动程序,RISC-V片上系统将开始从服务器上获取20张图片,并进行识别,识别完成并将结果显示在外设液晶屏上之后,RISC-V片上系统给FTP服务器上传一个含有结果信息的txt文件。 FTP服务器将记录该txt结果文件时间戳,与启动程序零时刻相减,间隔绝对时间以及正确率作为评判标准。

 

方式二:通过人脸进行身份图像识别

测试图片由“人脸生成器”生成(png或 jpg格式或raw data); 组委会会提前存放到现场的FTP服务器中,待识别人脸照片库将由20张照片组成。

测试时,参赛队启动程序,RISC-V片上系统首先将获得一张随机生成的匹配人脸A(获得人脸A的方式由参赛队自行选择:1.通过camera直接拍摄获取 2.通过以太网接口从组委会FTP服务器中获取),并进行记录。

其次,RISC-V片上系统通过以太网接口从组委会提供的FTP服务器上获取20张人脸数据库,并准确找出与匹配人脸A一致的那一张人脸,将对应的人脸编号写入一个txt文件,传回FTP服务器。

FTP服务器将记录该txt结果文件时间戳,与启动程序零时刻相减,间隔绝对时间以及正确率作为评判标准。每队将有5次人脸识别测试。

 

最终得分以速度排序,时间越短的参赛队成绩越好。身份证号识别错误2张以上取消进阶功能部分成绩; 人脸识别错误4次及以上取消进阶部分成绩。身份证号识别在2张错误以内,每错一张时间罚4秒。人脸识别,错误在4张以内,每错一张时间罚4秒。

若有参赛队伍成绩不分上下, 由组委会现场随机生成新的一组身份信息(可能超过40张), 按准且快的原则评选奖项.

  

作品提交:

设计报告:

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)

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)

系统设计方案

功能仿真及测试结果图

系统展示图片、或视频

设计数据:

系统原理图、软硬件代码,仿真和测试结果;

现场测试比赛

 

评分规则:

内容

分值

评分要求

1.  完成RISC-V片上系统的基础设计

20分

1.  正确获得RISC-V IP,正确使用内部总线连接存储器与外设;

2. 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,通过按键改变     LED等的闪烁方式或频率证实系统运行情况;能够使用基本I/O在逻辑分析仪(多路数字波形输出拼接)或示波器上(李萨茹图形)显示出RISC-V字样

2.  具有以太网获取FTP图像并显示在液晶屏上的功能

10分

1.  详实规范的设计文档

2.  编写软件成功实现以太网FTP通信获取    FTP上的图像数据;

3. 数字接口设计的功能仿真结果等可视化成果,将图像数据显示在外设液晶屏上;

3.  图像识别算法的实现

15分

1.  图像识别算法的详实设计方案

2. 图像处理协处理器的功能仿真结果等可视化成果

4. 具有人脸识别功能

15分

同时具有OCR, 人脸识别功能

5. 完成图像传感器芯片的数字接口设计,并作为与RISC-V片上系统的外设

10分

1.  详实规范的设计文档

2.  编写软件成功实现图像采集;

3. 数字接口设计的功能仿真结果等可视化成果;

4. 可直接拍摄人像或照片进行人脸识别

6.  现场演示

30分

1.  现场演示图像识别功能

2.  追求更高的识别正确率和速度


大赛对象:

参赛对象分为本科生组,高职组,以及无限制组(科研院所,企业,工程师,个人爱好者)

报名可以个人或者团队形式参与比赛,如果以团队形式参赛,每队最多3名成员。

三个组别中成绩最优的团队/个人获得RISC-V DIGILENT杯

 

参赛平台:

本题目可选用任意一款DIGILENT Artix-7系列开发板(Basys 3,Nexys A7/Nexys4 DDR, Nexys Video, Arty A7-35T/100T),摄像头感光芯片为OV5640即可,可连接MIPI接口的Pcam-5C模块。

组委会测试平台基于Nexys A7/Nexys4 DDR搭建,并提供一定数量的Nexys A7/ Nexys4 DDR平台免费租借(参赛队伍赛后归还即可)。SoC 基本I/O在逻辑分析仪/示波器上显示”RISC-V”字样的测试环节, 会基于DIGILENT口袋仪器或传统硬件仪器来进行。


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大赛日程:

  • 报名阶段:3月15日截止全国院校报名

  • 初赛:6月提交初赛作品

  • 分赛区决赛:7月全国6大分赛区评选

  • 全国总决赛:8月各赛区晋级团队汇聚南京决战


奖项设置:

分赛区决赛

评选办法:
分赛区决赛由分赛区承办方组织专家进行现场评审。组委会根据参赛团队的现场评审得分和初赛技术评分,得出分赛区成绩,并确定和公布全国总决赛入围名单。

面向本科生组的企业杯赛,按照分赛区成绩排名;面向无限制组的企业杯赛,一等奖按照分赛区成绩产生,二等奖和三等奖根据本科生与研究生的比例为本科生预留所在奖项不低于30%的获奖名额。

——
奖项设定:
分赛区设置一、二、三等奖,颁发获奖证书,总获奖团队不超过参加分赛区决赛总数的50%。

原则上分赛区每个杯赛排名前30%的队伍获得分赛区一、二等奖,一、二等奖团队进入全国总决赛,如参赛队伍较多此比例可调整至20%。 分赛区获奖团队无奖金或奖品奖励,各分赛区可根据自身情况设置一定的奖励,奖品或奖金不超过1000元/队(税前)。 所有获奖团队的指导教师,均可获得大赛组委会颁发的“分赛区优秀指导教师”证书。


全国总决赛

评选办法:
总决赛评审工作由组委会组织专家进行现场评审,根据参赛团队在演讲汇报、作品演示、提问3个环节的综合表现确定比赛成绩。组委会根据专家评审成绩,确定全国总决赛获奖名单并公布在大赛官网和公众号上。 面向本科生组的企业杯赛,按照比赛成绩排名;面向无限制组的企业杯赛,一等奖按照比赛成绩产生,二等奖和三等奖根据本科生与研究生的比例为本科生预留所在奖项不低于30%的获奖名额。
——
奖项设定:
1)  参赛团队奖 各杯赛均设置一、二、三等奖,其余为优秀奖[A1] ,所有获奖选手均可获得由工业和信息化部人才交流中心颁发的获奖证书。 一等奖比例不超过总决赛团队数量的15%,奖励3000元人民币(税前)或等值奖品;从各杯赛一等奖团队中产生1个企业专项奖,奖励团队1万元人民币(税前)或等值奖品,企业专项奖与一等奖团队的奖励不可累计。 二等奖比例不超过总决赛团队数量的25%,奖励奖金2000元人民币(税前)或等值奖品。 三等奖比例不超过总决赛团队数量的40%,奖励奖金1000元人民币(税前)或等值奖品。 若杯赛企业对奖项设置另有要求,会在赛题中进行说明。
2)  单项奖 大赛设置赛场之星奖、企业单项奖等,具体奖项和奖励措施将在大赛官网公布。 3)  优秀指导教师奖     一二三等奖团队的指导教师,可获得大赛组委会颁发的“优秀指导教师”证书。 4)  优秀组织奖 根据各学校在第四届大赛中的队伍数量和获奖情况,计算各学校积分,具体算法如下: i.分赛区一等奖积分10分,二等奖积分5分,三等奖积分2分,其他队伍积分1分; ii.总决赛一等奖积分10分(企业专项奖积分20分),二等奖积分5分,三等奖积分2分,优秀奖积分1分; iii.按照上述积分求和,计算各学校总积分; iv.总积分前20名,获得优秀组织奖。 获得第四届大赛优秀组织奖的学校可推荐一支通过初赛的队伍直接晋级第五届全国总决赛(不占全国总决赛入围名额),同时晋级团队可获得分赛区学生论坛的演讲名额。


报名入口:

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更多学习资料:

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