\documentclass[a4paper,fontsize=14bp]{article}

\input{settings/common-preamble}
\input{settings/fancy-listings-preamble}
\input{settings/bmstu-preamble}
\setcounter{secnumdepth}{4}
\numerationTop

\begin{document}
\thispagestyle{empty}
\makeBMSTUHeader

\makeReportTitle{лабораторной}{4}{Проектирование цифрового синтезатора}{Проектирование цифровых устройств на \\ программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС)}{}{С.В. Фёдоров}

\newpage
\pagestyle{fancy}
\section{Цель}
Осуществить полный цикл проектирования цифрового устройства на ПЛИС на языке SystemVerilog. Реализовать генератор периодических функций на основе метода прямого цифрового синтеза на микросхеме семейства Cyclone IV E.

\section{Задачи}
Прямой цифровой синтез -- это метод генерации сигнала заданной формы путём вычисления значений сигнала в последовательных дискретных отсчётах времени и преобразовании их в аналоговый сигнал с помощью ЦАП. Структура системы приведена на рис \hrf{pic:synth-scheme}.

\begin{figure}[H]
  \centering
  \fontsize{14}{1}\selectfont
  \includesvg[scale=1.01]{pics/03-fpga-lab-04-01-synth.svg}
  \caption{Схема цифрового синтезатора}
  \label{pic:pic:synth-scheme}
\end{figure}

Инкремент фазы поступает на вход накопителя фазы и определяет скорость изменения фазы формируемого сигнала. Накопитель фазы выдаёт номер текущего отсчёта в периоде на просмотровую таблицу, содержащую образ одного периода синуса.  Значение с выхода просмотровой таблицы поступает на дельта-сигма модулятор, который работает как однобитный ЦАП. Модулятор формирует последовательность нулей и единиц на высокой частоте, соответствующую текущему уровню на входе модулятора, после чего двухуровневый выходной сигнал модулятора подается на выход ПЛИС и сглаживается простым RC фильтром НЧ. При изменении приращения фазы изменяется частота формируемого на выходе сигнала.

\section{Выполнение работы}
\subsection{Самостоятельная подготовка}
Вариант 9 для первой группы $x_n = 9 * 3 - 21 = 6$.

\begin{figure}[H]
  \centering
  \resizebox{\textwidth}{!}{\input{pics/03-fpga-04-sigdel.pgf}}
  \caption{1}
  \label{pic:1}
\end{figure}

\begin{enumerate}
\item $x_n = 6, \varepsilon_n = 127$, уровень квантования 127;
\item $u_{n + 1} = x_n - \varepsilon_n = 6 – 127 = -121$, при этом $\varepsilon_n = -128-(-121)=-7$, а уровень квантования -128;
\item $u_{n + 2} = x_n - \varepsilon_n = 6 – (–7) = 13$, при этом $\varepsilon_n = 127 - 13 = 104$, а уровень квантования 127;
\item $u_{n + 3} = x_n - \varepsilon_n = 6 – 104 = -98$, при этом $\varepsilon_n= -128-(-98) = -30$, а уровень квантования -128; 
\item $u_{n + 4} = x_n - \varepsilon_n = 26 – (–30) = 106$, при этом ξn= 127-106 = 11, а уровень квантования 127 F: Un+1=XN-ξn=26 – 11 = 15, при этом ξn= 127-15 = 112, а уровень квантования 127
  G: Un+1=XN-ξn=26 – 112 = -86, при этом ξn= -128-(-86) = -42, а уровень квантования -128 H: Un+1=XN-varepsilonn=26 – (–42) = 88, при этом ξn= 127-88 = 39, а уровень квантования 127
\end{enumerate}

\subsection{Разработка модулей}
\subsubsection{Накопитель фазы}
\textbf{Интерфейс модуля}
\begin{frm} \begin{itemize}
  \item [] \textbf{Входы:}
    \code{phinc[7:0]} -- величина приращения фазы за один период тактового сигнала;
    \code{clk} -- тактовый сигнал;
    \code{clr_n} -- вход асинхронного сброса;
  \item [] \textbf{Выходы:}
    \code{phase[7:0]} -- 8 старших значащих битов выхода накопителя;
  \item [] \textbf{Параметры:}
    \code{WIDTH} -- разрядность накопителя фазы (значение по умолчанию -- 14).
  \end{itemize} \end{frm}

\textbf{Принцип действия}
Накопитель фазы -- это классический аккумулятор, который сохраняет накопленную сумму в регистре и использует её в качестве одного из операндов сумматора на каждом такте. Второй операнд поступает с входа и определяет величину приращения фазы. Разрядность аккумулятора должна быть параметризирована. Входные значения складываются с младшими битами регистра аккумулятора, а на выход поступают старшие 8 разрядов аккумулятора, поэтому при разрядности аккумулятора M и значении N на входе приращения фазы выход фазы будет увеличиваться на единицу один раз в $2^{(M-8)}/N$ тактов.

\section{Индивидуальное задание}

\section{Выводы}

\newpage
\appendix
\setcounter{secnumdepth}{4}
\section{Приложения}
\subsection{Исходные коды проекта}
\label{appendix:src}

% \lstinputlisting[language=Verilog,style=VerilogStyle,caption={Семафор},label={lst:dec}]{src/dec.sv}

% \lstinputlisting[language=C,style=CCodeStyle,caption={\code{sem.c}},label={lst:sem}]{src/sem.c}

\end{document}
