提高單片機系統的穩定性研究

當系統的CPU部位受到干擾信號的作用時(shí)，將使系統失控。最典型的故障是破壞程序計數器PC的狀態(tài)值。導致程序在地址空間內“亂飛”，或者陷入死循環(huán)。而我們對這種情況的處理主要有這么幾種方法：

　　1、　指令冗余技術(shù);

　　2、　軟件陷阱技術(shù);

　　3、　看門(mén)狗技術(shù)。

　　我們以MCS-51單片機來(lái)做以說(shuō)明。

　　一、指令冗余技術(shù)

　　我們知道，指令由操作碼和操作數組成，操作碼指明CPU要完成什么樣的操作，而操作數是操作碼的對象。單字節指令只有操作碼，隱含操作數;雙字節指令，第一個(gè)字節是操作碼，第二個(gè)字節是操作數;三字節指令第一個(gè)字節是操作碼，后二個(gè)字節是操作數。CPU在取指令的時(shí)候是先取操作碼再取操作數，如何判斷是操作碼還是操作數就是通過(guò)取指令的順序。而取指令的順序完全由指令計數器PC來(lái)控制，因此，一旦PC受干擾出現錯誤程序便會(huì )脫離正常軌道，出現“亂飛”，這樣就會(huì )使得把操作數當作操作碼，或者把操作碼當作操作數的情況。但只要PC指針落在單字節指令上程序就可納入正軌，所以為了快速的將程序納入正軌，我們應該多用單字節指令，并在關(guān)鍵的地方人為的插入一些單字節指令NOP，或將有效的單字節指令重寫(xiě)，這就稱(chēng)之為指令冗余。

　　常用的方法就是在一些雙字節，三字節指令后面插入兩個(gè)單字節指令NOP，或在一些對程序的流向起決定作用的指令前面插入兩條NOP指令。還可對一些重要的指令進(jìn)行重復放置。

　　但采用指令冗余技術(shù)將程序納入正軌的條件是：亂飛的PC必須指向程序運行區。

　　二、軟件陷阱技術(shù)

　　當亂飛的程序進(jìn)入非程序區的時(shí)候， 我們就可設定軟件陷阱對亂飛的程序進(jìn)行攔截從而將程序引向一個(gè)固定的位置。這樣我們就可將捕獲的程序重新納入正軌。

　　軟件陷阱主要就是把程序從新引入它的復位入口處，也就是說(shuō)我們在適當的地方設置這樣的指令：

　　NOP

　　NOP

　　LJMP　0000H

　　對于軟件陷阱的安排，我們主要安排在這樣一些區域，未使用的中斷區，未使用的EPROM空間及非EPROM空間。程序運行區，及中斷服務(wù)程序區。在這里我們主要來(lái)看前三種：

　　1、　未使用的中斷區

　　如果對于未使用的中斷因干擾而開(kāi)放的話(huà)，我們可以把中斷服務(wù)程序這樣來(lái)寫(xiě)：

　　NOP

　　NOP

　　POP　 D1　　;將原來(lái)的錯誤斷點(diǎn)彈出

　　POP　 D2　　;將原來(lái)的錯誤斷點(diǎn)彈出

　　PUSH　00H

　　PUSH　00H　　;將斷點(diǎn)地址重寫(xiě)為0000H

　　RETI