基于MCS－96單片機控制系統的程序失控防范

3．3　利用數據冗余技術(shù)實(shí)現RAM內容自救的方法

為了保證系統實(shí)現無(wú)擾動(dòng)重入正常運行狀態(tài)，必須保證重要數據的正確性。實(shí)現這一目的的方法是采用數據冗余技術(shù)。

在實(shí)時(shí)控制過(guò)程中，干擾會(huì )造成RAM中的數據被沖毀。數據被沖毀的情形，一般有如下3類(lèi)：　　　　　　1）整個(gè)RAM區數據被沖毀；2）RAM中某一片數據被沖毀；3）個(gè)別數據被沖毀。由于RAM中保存的是各種原始數據、標志、變量等，如果被破壞，會(huì )造成系統出錯或無(wú)法運行。不過(guò)，對幾乎所有的單片機實(shí)時(shí)控制系統而言，RAM中的大部分內容是為了進(jìn)行分析、計算、比較而臨時(shí)寄存的，不允許丟失的數據也只占RAM內容的極少部分。在這種情況下，除了那些不允許丟失的數據外，其余大部分內容允許短時(shí)被破壞，最多有過(guò)引起系統一個(gè)很短時(shí)間的波動(dòng)，但很快就能恢復正常。因此，在實(shí)時(shí)軟件中，只要注意對少數不允許丟失的數據進(jìn)行保護即可。常用方法有“校驗法”和“設標法”。這兩種方法各有千秋，校驗法比較繁瑣，但查錯的置信度高；設標法簡(jiǎn)單，但對數據表中個(gè)別數據被沖毀的情況無(wú)能為力。在編程中應綜合使用。具體做法是：1）將RAM工作區重要區域的始端和尾端各設置一個(gè)標志碼“0”或“1”；2）對RAM中固定不變的數據表格設置校驗字。

在程序執行過(guò)程中，每隔一定時(shí)間通過(guò)事先設計的查錯程序來(lái)校驗各標志碼是否正常，如果不正常，則利用數據冗余技術(shù)通過(guò)抗干擾處理程序來(lái)進(jìn)行修正。冗余設計的一般原則是：在RAM區中相隔盡可能遠且遠離堆棧區的不同區域將數據備份3份，當讀取數據時(shí)，把3份數據備份相比較，采用 3取2的表決原則，確保數據的正確性。

3．4　鎖定輸出口的方法

為了防止失控程序對輸出口發(fā)生非正常操作，引起控制量產(chǎn)生波動(dòng)和破壞系統的安全性，必須對輸出口的操作進(jìn)行嚴格的審查。解決的辦法是硬件上采用鎖定控制器，軟件上采用功能塊標志和口令字。

鎖定控制器由兩個(gè)D觸發(fā)器來(lái)實(shí)現，如圖3—3所示。

平時(shí)兩個(gè)鎖定控制器的輸出端Q1、Q2均為低電平，而且Q1、Q2只要有一個(gè)信號是低電平，輸出通道就處于被封鎖狀態(tài)。只有Q1、Q2同時(shí)為高電平時(shí)，該通道才被打開(kāi)。為了防止程序對輸出通道的非法寫(xiě)入，平時(shí)程序通過(guò)端口控制信號和置Q1、 Q2為低電平來(lái)關(guān)閉輸出通道。而僅當需要輸出時(shí)，程序通過(guò)端口控制信號和置Q1、Q2為高電平打開(kāi)輸出通道。程序輸出時(shí)，需先給出口令字。輸出模塊程序流程圖如圖3—4所示。

4　結束語(yǔ)

采用上述這些措施可以有效地提高系統運行的可靠性，獲得令人滿(mǎn)意的控制效果，并且稍做修改即可用于其它類(lèi)型的單片機控制系統，具有很強的實(shí)用性和通用性。

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