單片機系統軟件抗干擾的解決方案

　　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。

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。

　　當在已判別出系統非正常復位的情況下，先要恢復一些必要的系統數據，如顯示模塊的初始化、片外擴展芯片的初始化等。其次再對測控系統的系統狀態(tài)、運行參數等予以恢復，包括顯示界面等的恢復。之后再把復位前的任務(wù)、參數、運行時(shí)間等恢復， 再進(jìn)入系統運行狀態(tài)。

　　應當說(shuō)明的是，真實(shí)地恢復系統的運行狀態(tài)需 要極為細致地對系統的重要數據予以備份，并加以數據可靠性檢查，以保證恢復的數據的可靠性。

　　其次，對多任務(wù)、多進(jìn)程測控系統，數據的恢復需考慮恢復的次序問(wèn)題，筆者實(shí)際應用的數據恢復過(guò)程流程圖如圖2所示。

　　圖2 系統自恢復程序流程圖

　　圖中恢復系統基本數據是指取出備份的數據覆蓋當前的系統數據。系統基本初始化是指對芯片、顯示、輸入輸出方式等進(jìn)行初始化，要注意輸入輸出的初始化不應造成誤動(dòng)作。而復位前任務(wù)的初始化是指任務(wù)的執行狀態(tài)、運行時(shí)間等。

　　3 結束語(yǔ)

　　對于軟件抗干擾的一些其它常用方法如數字濾波、RAM數據保護與糾錯等，限于篇幅，本文未作討論。在工程實(shí)踐中通常都是幾種抗干擾方法并用，互相補充 完善，才能取得較好的抗干擾效果。從根本上來(lái)說(shuō)，硬件抗干擾是主動(dòng)的，而軟件是抗干擾是被動(dòng)的。細致周到地分析干擾源，硬件與軟件抗干擾相結合，完善系統監控程序，設計一穩定可靠的單片機系統是完全可行的。