單片機系統軟件抗干擾方法
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“看門(mén)狗”技術(shù)可由硬件實(shí)現，也可由軟件實(shí)現。 在工業(yè)應用中，嚴重的干擾有時(shí)會(huì )破壞中斷方式控制字，關(guān)閉中斷。則系統無(wú)法定時(shí)“喂狗”，硬件看門(mén)狗電路失效。而軟件看門(mén)狗可有效地解決這類(lèi)問(wèn)題。
筆者在實(shí)際應用中，采用環(huán)形中斷監視系統。用定時(shí)器T0監視定時(shí)器T1，用定時(shí)器T1監視主程序，主程序監視定時(shí)器T0。采用這種環(huán)形結構的軟件“看門(mén)狗”具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統可靠性。對于需經(jīng)常使用T1定時(shí)器進(jìn)行串口通訊的測控系統，則定時(shí)器T1不能進(jìn)行中斷，可改由串口中斷進(jìn)行監控（如果用的是MCS-52系列單片機，也可用T2代替T1進(jìn)行監視）。這種軟件“看門(mén)狗”監視原理是：在主程序、T0中斷服務(wù)程序、T1中斷服務(wù)程序中各設一運行觀(guān)測變量，假設為MWatch、T0Watch 、T1Watch,主程序每循環(huán)一次，MWatch加１，同樣T0、T1中斷服務(wù)程序執行一次，T0Watch、 T1Watch加１。在T0中斷服務(wù)程序中通過(guò)檢測T1Watch的變化情況判定T1運行是否正常，在T1中斷服務(wù)程序中檢測MWatch的變化情況判定主程序是否正常運行，在主程序中通過(guò)檢測T0Watch的變化情況判別T0是否正常工作。若檢測到某觀(guān)測變量變化不正常，比如應當加1而未加1，則轉到出錯處理程序作排除故障處理。當然，對主程序最大循環(huán)周期、定時(shí)器T0和T1定時(shí)周期應予以全盤(pán)合理考慮。限于篇幅不贅述。
2 系統故障處理、自恢復程序的設計
單片機系統因干擾復位或掉電后復位均屬非正常復位，應進(jìn)行故障診斷并能自動(dòng)恢復非正常復位前的狀態(tài)。
2.1 非正常復位的識別
程序的執行總是從0000H開(kāi)始，導致程序從 0000H開(kāi)始執行有四種可能：一、系統開(kāi)機上電復位；二、軟件故障復位；三、看門(mén)狗超時(shí)未喂狗硬件復位； 四、任務(wù)正在執行中掉電后來(lái)電復位。四種情況中除第一種情況外均屬非正常復位，需加以識別。
2.1.1 硬件復位與軟件復位的識別
此處硬件復位指開(kāi)機復位與看門(mén)狗復位，硬件復位對寄存器有影響，如復位后PC=0000H， SP＝07H，PSW＝00H等。而軟件復位則對SP、SPW無(wú)影響。故對于微機測控系統，當程序正常運行時(shí)，將SP設置地址大于07H，或者將PSW的第5位用戶(hù)標志位在系統正常運行時(shí)設為1。那么系統復位時(shí)只需檢測PSW.5標志位或SP值便可判此是否硬件復位。圖1是采用PSW.5作上電標志位判別硬、軟件復位的程序流程圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/173467.htm
圖1 硬、軟件復位識別流程圖
此外，由于硬件復位時(shí)片內RAM狀態(tài)是隨機的，而軟件復位片內RAM則可保持復位前狀態(tài)，因此可選取片內某一個(gè)或兩個(gè)單元作為上電標志。設 40H用來(lái)做上電標志，上電標志字為78H，若系統復位后40H單元內容不等于78H，則認為是硬件復位，否則認為是軟件復位，轉向出錯處理。若用兩個(gè)單元作上電標志，則這種判別方法的可靠性更高。
2.1.2 開(kāi)機復位與看門(mén)狗故障復位的識別
開(kāi)機復位與看門(mén)狗故障復位因同屬硬件復位， 所以要想予以正確識別，一般要借助非易失性RAM或者EEROM。當系統正常運行時(shí)，設置一可掉電保護的觀(guān)測單元。當系統正常運行時(shí)，在定時(shí)喂狗的中斷服務(wù)程序中使該觀(guān)測單元保持正常值（設為 AAH），而在主程中將該單元清零，因觀(guān)測單元掉電可保護，則開(kāi)機時(shí)通過(guò)檢測該單元是否為正常值可判斷是否看門(mén)狗復位。
2.1.3 正常開(kāi)機復位與非正常開(kāi)機復位的識別
識別測控系統中因意外情況如系統掉電等情況引起的開(kāi)機復位與正常開(kāi)機復位，對于過(guò)程控制系統尤為重要。如某以時(shí)間為控制標準的測控系統，完成一次測控任務(wù)需1小時(shí)。在已執行測控50分鐘的情況下，系統電壓異常引起復位，此時(shí)若系統復位后又從頭開(kāi)始進(jìn)行測控則會(huì )造成不必要的時(shí)間消耗。因此可通過(guò)一監測單元對當前系統的運行狀態(tài)、系統時(shí)間予以監控，將控制過(guò)程分解為若干步或若干時(shí)間段，每執行完一步或每運行一個(gè)時(shí)間段則對監測單元置為關(guān)機允許值，不同的任務(wù)或任務(wù)的不同階段有不同的值，若系統正在進(jìn)行測控任務(wù)或正在執某時(shí)間段，則將監測單元置為非正常關(guān)機值。那么系統復位后可據此單元判系統原來(lái)的運行狀態(tài)，并跳到出錯處理程序中恢復系統原運行狀態(tài)。
2.2 非正常復位后系統自恢復運行的程序設計
對順序要求嚴格的一些過(guò)程控制系統，系統非正常復位否，一般都要求從失控的那一個(gè)模塊或任務(wù)恢復運行。所以測控系統要作好重要數據單元、參數的備份，如系統運行狀態(tài)、系統的進(jìn)程值、當前輸入、輸出的值，當前時(shí)鐘值、觀(guān)測單元值等，這些數據既要定時(shí)備份，同時(shí)若有修改也應立即予以備份。
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