摘 要

柴油机是船舶航行的动力中枢，它一方面给船舶提供了巨大的动力，另一方面也因为着自身的振动给周围的人们带来巨大困扰。随着科技的进步时代的发展，人们对工作环境、设备可靠性及耐用度提出了新的要求，传统的动力装置因为自身的过度振动已然满足不了人们的需求，人们在此基础上加入了隔振系统用来抵消动力装置带来的振动。一般而言，根据隔振过程是否添加能量，可分为被动隔振和主动隔振，由于主动隔振不仅包括被动隔振的优点，还有自适应好，结构轻的优势，再加上微电子技术飞速发展，高性能主动隔振控制器已成为研究热点。

本文以 FPGA DSP 作为控制器，DSP 芯片选取TMS320C6748， FPGA 芯片选取 Xilinx 的XC6SLX16。DSP 用来数据处理，FPGA 进行时序控制，经Modelsim仿真发现控制器可以满足振动主动控制系统实时性要求高数据处理量大等要求。

本课题的基本内容是完成 FPGA 主要程序功能模块的设计，并用Verilog hdl语句编写对应的硬件描述语言，完成FPGA有关数据的采集，输出和对外接口的程序设计。

关键词：主动隔振；FPGA；AD采集；Modlesim,

Abstract

Diesel is the hub of the voyage of the ship, which, on the one hand, provides a great impetus to the ship, and on the other hand, the vibration of the ship is causing great distress to the people around it. With the development of science and technology of the times, people on the work environment, equipment reliability and durability of the new requirements, the traditional power plant because of their excessive vibration has been unable to meet people's needs, people on this basis, The vibration system is used to counteract the vibration caused by the power unit. In general, according to the vibration isolation process whether to add energy can be divided into passive vibration and active vibration isolation, due to active vibration isolation, including not only the advantages of passive vibration isolation, as well as adaptive, light structure advantages, coupled with micro The rapid development of electronic technology, high-performance active vibration isolation controller has become a research hotspot.

In this paper, FPGA DSP as a controller, DSP chip selected TMS320C6748, FPGA chip selected Xilinx XC6SLX16. DSP for data processing, FPGA timing control, the Modelsim simulation found that the controller can meet the real-time requirements of vibration active control system, high data processing capacity and other requirements.

The basic content of this topic is to complete the FPGA main program function module design, and use Verilog hdl statement to write the corresponding hardware description language, complete the FPGA data collection, output and external interface programming.

Keywords: active vibration isolation,；FPGA,；AD acquisition,；Modlesim

目录

第1章 绪论 1

1.1 写作的目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 选题意义 1

1.1.3 国内研究现状 2

1.1.4 国外研究现状 3

1.2 研究（设计）的基本内容、拟采用的技术方案及措施 3

1.2.1 研究内容 3

1.2.2技术路线 4

第2章 主动隔振系统总体方案设计 6

2.1 主动隔振系统 6

2.1.1 主动隔振系统定义和工作原理 6

2.1.2 主动隔振系统组成 7

2.2 信号传递流程 8

2.2.1 信号传递流程图 8

2.2.2 FPGA主要组成模块 8

2.3 芯片选型 9

2.3.1 FPGA的选型 9

2.3.2 AD的选型 9

2.3.3 DA的选型 10

2.4 本章小结 10

第3章 FPGA采样程序设计 11

3.1 AD的采集和读取 11

3.1.1 输入信号 12

3.1.2 输出信号 12

3.1.3 数据读取过程 13

3.1.4 仿真分析 15

3.2 DA的采集和读取 16

3.2.1 输入信号 17

3.2.2 输出信号 17

3.2.3 具体操作 18

3.2.3.1 独立操作 18

3.2.3.2 菊花链操作 19

3.2.3.3 回读操作 20

3.2.4 寄存器 21

3.3.5 仿真分析 22

3.3 EMIFA的接口设计 23

3.3.1 功能框图 23

3.3.2 其他说明 24

3.3.3 普通异步读写操作 25

3.3.3.1普通读操作 25

3.3.3.2 普通写操作 26

3.3.3仿真分析 26

3.4 本章小结 27

第4章 结论 28

4.1 工作总结 28

4.2 工作展望 28

参考文献 30

致谢 32

第1章 绪论

1.1 写作的目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1.1 选题背景

动力装置一方面为工业生产提供了巨大的动力，另一方面也给人们的生活带来了巨大困扰。动力装置大多数都会产生强烈的振动，这将会对周围的操作者、设备、建筑物和环境带来不利因素，振动不仅带来大量的噪声而且长时间的振动还会破坏机器本身的准确可靠性。出于以上原因，人们开始采取新的方法解决这一问题。最为有效的是添加一个隔振系统，隔振顾名思义就是将振动源隔离开来，根据过程中是否消耗能量可以分为主动隔振和被动隔振，被动隔振过程中不需要消耗能量而主动隔振消耗能量，主动隔振是在被动隔振的基础上建立起来的，它更加体现了人们的主动控制性，而且拥有自适应好、结构重量轻、运算速度快、控制效果明显等特点。

21世纪科技越来越扮演着举足轻重的地位，主动隔振技术研究领域也不例外，半导体技术的发展为主动隔振技术的成行起到了推波助澜的作用。动力装置主动隔振系统的核心是控制器，控制器的选型将影响着隔振效果，传统的控制器比如说通用微处理器、DSP、嵌入式处理器一般可以满足人们需求，但伴随着FPGA（现场可编排门阵列）的发展，FPGA凭借其高速的采样速率、高可靠性赢得了人们的青睐，本文也就是选取最新的主动隔振控制器研究现状，选取FPGA的振动控制器解决这一难题。

1.1.2 选题意义

振动是动力装置常见的现象，振动过于剧烈将会带来一系列危害，一方面它会损坏动力装置的精确度，严重时会报废机器，另一方面振动可能会对周围建筑带来破坏，甚至可能导致人员的伤亡，再者振动会使得人们身心疲惫进而引诱相关疾病的复发。出于振动的弊端，越来越多的人员开始对此研究。