80C51復位標志位的設置與應用分析

引言

　　設置復位標志位便于區分不同原因引發(fā)的復位，作為一種新技術(shù)被越來(lái)越多的新型單片機所采納。例如Philips公司的P87LPC700和P89LPC900系列、Freescale公司（原Motorola半導體部）的MC68HC05系列和MC68HC08系列、Sunplus公司的SPMC65系列、Microchip公司的PIC系列等，內部都設計了專(zhuān)門(mén)用于記錄各種復位標志的狀態(tài)寄存器。

　　MC68HC08系列有一個(gè)復位狀態(tài)寄存器，負責記錄6種復位標志位： 上電復位、引腳復位、看門(mén)狗復位、非法指令復位、非法地址復位和欠壓復位。SPMC65系列有一個(gè)系統控制寄存器，負責記錄5種復位標志位： 上電復位、外部復位、看門(mén)狗復位、非法地址復位和欠壓復位。51兼容的P89LPC900系列有一個(gè)復位源寄存器，負責記錄6種復位標志位： 欠壓復位、上電復位、外部復位、看門(mén)狗復位、軟件復位和UART收到間隔字符復位（主要作為進(jìn)入ISP監控程序的途徑之一）。就連初學(xué)者很常用的AT89S51/52和P89C52X2，也在其電源控制寄存器PCON中增設了一個(gè)上電標志位POF。

1 復位標志位的設置方法

　　傳統的80C51單片機沒(méi)有設計復位標志位的記錄功能，這應該說(shuō)是一種遺憾，那么能否通過(guò)一定的技術(shù)手段來(lái)彌補這個(gè)缺憾呢？這里給廣大80C51單片機用戶(hù)提供一種啟示和引導。

　　實(shí)現復位標志位的記錄肯定需要一定的硬件電路支持，而這種電路的設計不存在固定模式。筆者利用一片MAX813L設計了一種支撐電路，如圖1所示，僅供讀者參考。

圖1 80C51設置復位標志的支撐電路

　　在圖1中，應用了一個(gè)4輸入端“與非”門(mén)G1和一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)SW1，還占用了80C51的5條I/O引腳P1.0~P1.4以及一個(gè)外部中斷源INT0， 并且預先通過(guò)初始化軟件設置INT0為唯一的高級中斷源，下降沿觸發(fā)方式有效，開(kāi)放總中斷使能位EA。平時(shí)G1因各輸入端都維持在高電平上，因而其輸出端也保持高電平。電路中利用了一個(gè)海量電容器C1作為儲存能量的器件，扮演著(zhù)備用電池的角色。由于二極管D1的存在，在主電源斷電期間，C1僅為單片機供電，應該讓這時(shí)的80C51進(jìn)入耗能最低的停機狀態(tài)（PD模式）。

　　在圖1電路的基礎上配合必要的用戶(hù)軟件，就可以在7種不同復位源引起復位之后保存6個(gè)標志位來(lái)記錄7種復位標志，以下分別進(jìn)行講解?？梢允孪仍赗AM的位尋址區間分配一個(gè)字節，例如20H單元，用于記錄6個(gè)復位標志位，如表1所列。

表1 用戶(hù)定義的系統復位標志寄存器（SRFR）

　　假設該寄存器定名為SRFR（System Reset Flag Register），字節地址為20H，8位當中僅利用了6位，bit5~bit0分別記錄人工復位、欠壓復位、看門(mén)狗復位、非法地址復位、軟硬件復位和軟件復位。

　?、?MRST： 人工復位。當復位按鈕SW1被按下時(shí)引發(fā)INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.4的狀態(tài)。如果P1.4=0，則置位MRST， 記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次人工復位操作。然后進(jìn)行一次主動(dòng)的復位操作，方法是從輸出腳P1.0輸出一個(gè)低電平給MAX813L的輸入引腳MR，經(jīng)MAX813L延時(shí)后從輸出端RESET送出高電平復位信號給80C51，令其進(jìn)行一次硬件復位操作。

　?、?LVR： 欠壓復位。當上游電源電壓開(kāi)始跌落并且下降到MAX813L的PFI檢測門(mén)限以下，輸出端PFO送出低電平，引發(fā)INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.3的狀態(tài)。如果P1.3=0，則置位LVR，記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次欠壓復位操作；然后進(jìn)行一次主動(dòng)的復位操作（方法同上），或者令單片機進(jìn)入停機狀態(tài)，以便節省能耗和保持數據，以及等待主電源的恢復。

　?、?WDR： 看門(mén)狗復位。當發(fā)生看門(mén)狗溢出時(shí)，MAX813L的輸出端WDO送出低電平，引發(fā)INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.2的狀態(tài)。如果P1.2=0，則置位WDR，記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次看門(mén)狗復位操作；然后進(jìn)行一次主動(dòng)的復位操作（方法同上）。喂狗操作利用了一個(gè)I/O引腳P1.1。

　?、?IAR： 非法地址復位。當發(fā)生非法地址時(shí)，80C51的輸出端PSEN送出低電平瞬時(shí)脈沖，也會(huì )引發(fā)一次INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.4~P1.2的狀態(tài)。如果P1.4~P1.2=111，則置位IAR，表示發(fā)生了一次非法地址復位操作；然后進(jìn)行一次主動(dòng)的復位操作（方法同上）。

　?、?SHR： 軟硬件復位。當發(fā)生了軟件陷阱的捕捉事件，或者軟件看門(mén)狗的溢出事件時(shí)，可以直接置位SHR，代表發(fā)生了一次軟硬件復位操作；然后進(jìn)行一次主動(dòng)的復位操作（方法同上）。如果利用T0作軟件WDT，則應該同時(shí)設置INT0和T0中斷源為高級中斷。

　　⑥ SWR： 軟件復位。當發(fā)生了軟件陷阱的捕捉事件，或者軟件看門(mén)狗的溢出事件時(shí)，也可以直接置位SWR，代表發(fā)生了一次軟件復位操作；然后調用軟件復位程序SWRST即可。軟件復位程序的編寫(xiě)方法如下：

SWRST：；定義軟件復位程序的實(shí)際入口地址
　　CLREA；首先關(guān)閉中斷源總使能位
　　SETBF0；設置一個(gè)軟件復位標志位
　　MOVP0，#0FFH；設定通用端口P0為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVP1，#0FFH；設定通用端口P1為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVP2，#0FFH；設定通用端口P2為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVP3，#0FFH；設定通用端口P3為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVPSW，#00H；設定程序狀態(tài)字寄存器為原始值
　??；（根據需要還可初始化其他SFR）
　　MOVDPTR，#SWR0；為RETI準備彈出地址，而又不改變
　??；執行順序
　　PUSHDPL；壓棧低字節，在先
　　PUSHDPH；壓棧高字節，在后
　　RETI；中斷返回指令，清除高級中斷激活觸
　??；發(fā)器
SWR0：
　　CLRA；準備復位地址
　　PUSHACC；壓棧低字節00H
　　PUSHACC；壓棧高字節00H
　　RETI；清除低級中斷激活觸發(fā)器，并跳到
　??；0000H

　?、?POR： 電源上電復位。雖然在用戶(hù)定義的系統復位標志寄存器（SRFR）中，沒(méi)有直接設置一個(gè)POR標志位，但是如果檢測以上6個(gè)標志位同時(shí)為0，則表明此前進(jìn)行的是一次上電復位。理由是，經(jīng)過(guò)實(shí)驗驗證（實(shí)驗所用的單片機型號為SST89C58），在每次初次加電時(shí)，包含RAM的20H單元在內的80C51內部RAM區間（00H~7FH），其內容全部自動(dòng)清零；在每次RST引腳復位（或者軟件復位）時(shí)，其內容維持不變。而各個(gè)SFR無(wú)論是上電復位還是RST引腳復位時(shí)，均被還原為原始值（又稱(chēng)復位值），如表2所列。

表2 片內可改寫(xiě)存儲器空間復位情況

　　對于那些僅增設了一個(gè)復位標志位（技術(shù)手冊中記作POF）的較新型單片機（如AT89S51/52、AT89S8252、AT89C53、AT89C55WD、AT89C51RC和P89C51X2/52X2/54X2/58X2等型號），也恰好不再需要這里所設置的POR標志位了。