單片機系統軟件如何抗干擾的方法

　　1.2.2 陷阱的安排

　　通常在程序中未使用的EPROM空間填0000020000。最后一條應填入020000，當亂飛程序落到此區，即可自動(dòng)入軌。在用戶(hù)程序區各模塊之間的空余單元也可填入陷阱指令。當使用的中斷因干擾而開(kāi)放時(shí)，在對應的中斷服務(wù)程序中設置軟件陷阱，能及時(shí)捕獲錯誤的中斷。如某應用系統雖未用到外部中斷1，外部中斷1的中斷服務(wù)程序可為如下形式：

　　NOP

　　NOP

　　RETI

　　返回指令可用“RETI”，也可用“LJMP 0000H”。如果故障診斷程序與系統自恢復程序的設計可靠、 完善，用“LJMP 0000H”作返回指令可直接進(jìn)入故障診斷程序，盡早地處理故障并恢復程序的運行。

　　考慮到程序存貯器的容量，軟件陷阱一般1K空間有2-3個(gè)就可以進(jìn)行有效攔截。

　　1.3 軟件“看門(mén)狗”技術(shù)

　　若失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，通常采用“看門(mén)狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。通過(guò)不斷檢測程序循環(huán)運行時(shí)間，若發(fā)現程序循環(huán)時(shí)間超過(guò)最大循環(huán)運行時(shí)間，則認為系統陷入“死循環(huán)”，需進(jìn)行出錯處理。

　　“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。

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。