片機系統運行參數的保存及有效性判別

3 運行參數的數據校驗
系統運行參數是單片機控制系統正確運行的關(guān)鍵數值,能確保系統按設置的特性運行。在許多單片機組成的控制系統中,系統在運行過(guò)程中需讀出EEPROM中的數據,為了確定所讀出的數據與原先寫(xiě)入的數據一致,就要用到數據校驗。在一般的校驗中,一是采用數據字節值進(jìn)行異或運算;二是字節值作相加運算并忽略進(jìn)位的方法。本文介紹了采用一種16位循環(huán)冗余法(CRC)思想的自定義數據校驗法。
3.1 循環(huán)冗余法的簡(jiǎn)介
循環(huán)冗余法是基于將位串看成是系數為0或1的多項式,一個(gè)k位的幀可以看成是從xk-1到x0的k次多項式的系數序列,這個(gè)多項式的階數為k-1。高位(最左邊)是xk-1項的系數,下一位是xk-2項的系數,依此類(lèi)推。例如11001001有8位,表示成多項式是x7+x6+x3+x0,多項式的系數分別是1,1,0,0,1,0,0和1。
如果采用循環(huán)冗余法進(jìn)行校驗,在產(chǎn)生校驗和時(shí)及檢驗數據時(shí),運算必須用相同的生成多項式G(x),生成多項式的高位和低位必須是1。以2為?! ≌归_(kāi)運算。運算法則是:加法不進(jìn)位,減法不借位;加法和減法兩者都異或運算相同。如果分計算m位的數據序列M(x)的校驗和,生成多項式G(x)必須比多項式M(x)短,即m>k。校驗的基本思想是:將校驗和加在數據序列M(x)的末尾,使這個(gè)帶校驗和的多項式能被G(x)除盡。當檢驗數據時(shí),用G(x)去除這個(gè)帶校驗和的多項式,如果余數不等于零,則所檢驗的數據有錯。
計算檢驗和的算法如下:
?。?)設G(x)為r階,在數據序列的末尾附加r個(gè)零,使數據序列為m+r位,則相應的多項式是xrM(x)。
?。?)按模2除法,用對應于G(x)的位串去除對應于xrM(x)的位串,得余數。
?。?)按模2減法,從對應于xrM(x)的位串中減去余數。結果就是帶校驗和的數據序列,叫多項式T(x)。
該方法是經(jīng)過(guò)嚴密數學(xué)推導的,有三項多項式已成為國際標準,即12位的CRC-12:x12+x11+x3+x2+x1+1;16位的CRC-16:x16+x15+x2+1和CRC-CCITT:x16+x12+x5+1。
3.2 自定義數據校驗的軟件實(shí)現
循環(huán)冗余法在通訊中的實(shí)現一般是用一種簡(jiǎn)單的移位寄存器電路來(lái)進(jìn)行運算,并用硬件來(lái)完成對校驗和的校驗。實(shí)際應用中幾乎都在使用此硬件。在單片機控制系統中,參考這一產(chǎn)生數據序列校驗和的思想,由于單片機的運算速度已相當高,用軟件實(shí)現這一校驗也是可行的。在檢錯要求較高的情況下,并考慮到單片機的運算是基于字節(8位數據)的,數據校驗采用以下自定義數據校驗算法。自定義算法的生成多項式取G(x)=x7+x5+1,可以檢出1位錯和2位錯,顯然比字節和或者異或和的檢錯能力大。
自定義數據序列校驗的軟件實(shí)現流程如圖4所示。根據流程圖,校驗用到異或和移位操作運算,軟件編程用相應的單片機匯編語(yǔ)言較易實(shí)現,程序簡(jiǎn)捷,實(shí)時(shí)性好。
單片機控制系統在保存運行參數過(guò)程中,首先在RAM區中連續存儲運行參數,并用自定義數據校驗算法計算運行參數的校驗和。系統向X24C44寫(xiě)入運行參數值時(shí),也將校驗和寫(xiě)入。在讀出X24C44中的運行參數時(shí),再用同一算法計算檢驗和,與X24C44中原有的校驗和比較,判別數據是否合法,如果校驗和相同,則對運行參數的讀寫(xiě)是正確的。這一檢驗算法可有效保證程序所使用的運行參
數的有效性。
在讀出X24C44的運行參數時(shí),如果所讀出的數據按同一方法計算校驗和與X24C44中原有的校驗和不一致,則表明讀出的是錯誤的數據。這時(shí)可不用這些數據,在程序中調用默認的運行參數值,從而
保證了門(mén)機控制系統的安全運行,提高了可靠性。本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/150669.htm

4 參數的取值范圍檢驗
在單片機控制系統中,所使用的參數數值如果超過(guò)了系統的允許范圍,則有可能使系統運行出現不可預見(jiàn)的工作狀況。為了保證控制系統按所要求的功能運行,系統在使用運行參數之前要進(jìn)行取值范圍檢驗。
在單片機組成的系統中,系統的運行參數絕大多數是正數。如果運行參數1的取值范圍為N11≤參數1≤N12,則在運行參數的取值范圍檢驗子程序中,系統進(jìn)行條件處理為:當參數1<N11時(shí),令參數1取值為N11;當參數1>N12時(shí),令參數1取值為N12;當參數1在許可范圍之內時(shí),參數1取值不變。運行參數的取值范圍檢驗子程序處理流程如圖5所示。
5 結束語(yǔ)
本文所討論的運行參數的保存及參數有效性判別的實(shí)現方法,在作者所開(kāi)發(fā)的電梯門(mén)機單片機控
制系統中使用,實(shí)際應用表明:可以保證運行參數在設計的許可范圍內,保證系統有較強的容錯能力,提高控制系統的運行可靠性。這一方法也可應用于需要保存參數的單片機組成系統中,如智能儀表、運動(dòng)控制等領(lǐng)域的系統。
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