單片機編程經(jīng)驗
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當CPU受到外界干擾,有時(shí)PC指針會(huì )飛到另一段程序中,或跳到空白段去。
其實(shí),如果PC指針飛到空白段去，倒也好處理。只要在空白段設立軟件陷阱(攔截指令),將程
序攔
截到初始化段或程序錯誤處理段。
但是,如果PC指針飛到另一段程序中去了，系統如何辦?小匠在這里推薦一種方法——程序口
令，
思路如下：
1、首先，程序必須模塊化。每個(gè)模塊（子程序）執行一個(gè)功能。每個(gè)模塊只有一個(gè)出口
（RET）。
2、設立一個(gè)模塊（子程序）ID寄存器。
3、為每個(gè)子程序配置一個(gè)唯一的ID號碼。
4、每當子程序執行完畢，要返回（RET）之前，先將本子程序的ID號送入 ID寄存器
5、返回到上級程序后，先判斷ID寄存器中的ID號。如果正確，則繼續執行；如果不正確，
則表示
PC指針有可能已經(jīng)跳錯了，子程序沒(méi)有按預計的出口返回，這時(shí)將程序攔截到初始化段或程
序錯
誤處理段。
這種方法，如同在程序中設立了若干個(gè)崗哨，每次調用子程序返回后，都要對口令（ID
號），驗
明正身后再放行。再配合軟件陷阱，基本上可以將大多數PC指針彈飛的現象檢測到。
到了程序錯誤處理段，要殺要剮（冷啟動(dòng)還是熱啟動(dòng)）就由您了。
僅以一條代碼來(lái)揭示程序飛跑的本質(zhì)！
750102H ；MOV 01H，#02H
如當前PC不是指向75H，而是指向01H或02H，那么51內的指令譯碼器將把她們忠實(shí)地翻譯成
AJMP
XX01H 或 LJMP XXXXH 而XX01H XXXXH又是什么呢？天知道！這樣惡性飛跑下去那還不死
定！
改革一下：
CLR A ；0C4H
INC A ；04H
MOV R1，A ；0F9H
INC A ；04H
MOV @R1,A ；86H
每一字節代碼都不能在生成跳轉和循環(huán)，且都是單字節指令！往那跑去？
跑出去了都要自己回來(lái)！“在家”千日好！“跳出”事事難嘛！這樣只要平時(shí)習慣了用累加
器和
寄存器把數倒一倒，把那些危險代碼都給倒掉，這樣雖說(shuō)給PC的“足”上多加了兩字節的
“包”
可它不好“跑”??！“足包”====跑！
有朋友會(huì )問(wèn)：要是PC抓做02H--LJMP 又有抓做了老鼻子遠的XXH，再抓做隔壁的YYH不就沒(méi)用
了
嗎？提這樣的問(wèn)題只有ZENYIN這種鉆牛角得才會(huì )提！PC那一位最活躍??？PC0??！要“扯
拐”顯
然發(fā)生在她身上，至于那PC15同志啊，睡得更死豬一樣，雷爆（強干擾）來(lái)了都打不醒？此
外如
果干擾都強到了PC高位都出錯的地步！關(guān)電！關(guān)電！不干了！“不是我們不行而是敵人太強
大”！反過(guò)來(lái)要是敵人在你的專(zhuān)政下，只是偶爾出來(lái)?yè)v搗亂，但一出來(lái)就沖到屁西（PC）高
層，
就要問(wèn)問(wèn)是不是你的王國根基（硬件）有問(wèn)題了？而非出在意識形態(tài)（軟件）上！硬件為
本！軟
件為標！標本兼治鑄就堅強體魄，方能百毒不侵！
經(jīng)驗之二、不要輕信軟件狗
關(guān)于軟件狗的討論，論壇上多矣。
匠人也曾經(jīng)查閱過(guò)許多關(guān)于軟件狗的文章。有些大師確實(shí)提出了一些比較有技巧性的方法。
但是，匠人的忠告是：不要輕信軟件狗！
其實(shí)，軟件狗相當于軟件的一種自律行為。一般的思路都是通過(guò)設立一個(gè)計數器，在計時(shí)中
斷中
對其+1，在主程序的適當地方對其清零。如果程序失控了，清零指令未被執行，但中斷造常
發(fā)
生，則計數器溢出（狗狗叫了）。
但是這里有個(gè)問(wèn)題：萬(wàn)一干擾導致中斷被屏蔽了，那軟件狗就永遠不會(huì )叫了！——針對這種
可
能，有人提出在主程序中反復刷新中斷使能標志，保證不讓中斷被屏蔽?！f(wàn)一程序飛
到某
個(gè)死循環(huán)中去了，不再執行“刷新中斷使能標志”這一功能了，還是有可能把狗狗活活餓
死。
所以，匠人的觀(guān)點(diǎn)是：看門(mén)狗必須擁有獨立的計數器。（即硬件看門(mén)狗）
好在現在好多芯片都提供了內部WDT。這種狗都是自帶計數器的。即使干擾導致程序失控，
WDT還
是會(huì )造常計數直到溢出。
當然，匠人也沒(méi)有要將軟件狗一棍子全部打死的意思。畢竟不管是軟狗還是硬狗，逮到耗子
就是
好狗嘛（狗拿耗子——多管閑事？）。如果哪位訓狗專(zhuān)家確實(shí)養過(guò)一條能看門(mén)的好軟件狗，
請牽
出來(lái)讓大伙瞧瞧。
經(jīng)驗之三、話(huà)說(shuō)RAM冗余技術(shù)
所謂的RAM冗余，就是：
1、將重要的數據信息備份2份（或以上）并存放在RAM中不同的區域（指地址不相連）。
2、當平時(shí)對這些數據進(jìn)行修改時(shí)，同時(shí)也更新備份
3、當干擾發(fā)生并被攔截到“程序錯誤處理段”中時(shí)，將數據與備份做比較，采用表決方式
（少數
服從多數）選出正確（或可能正確？）的那個(gè)。
4、備份越多，效果越好。（當然，你得有足夠的存儲空間）
5、只備份最最原始的數據。中間變量（指那些可以從原始數據重新推導出來(lái)的數據）不必
備份
注：
1、這種思路的理論依據，據說(shuō)是源于一種“概率論”，即一個(gè)人被老婆打腫臉的概率是很
大的，
但如果他捂著(zhù)臉去上班卻發(fā)現全公司每個(gè)已婚男人的臉都青了，這種概率是很小的。同理，
一個(gè)
RAM寄存器數據被沖毀的概率是很大的，但地址不相連的多個(gè)RAM同時(shí)被沖毀的概率是很小
的。
2、前兩年，小匠學(xué)徒時(shí)，用過(guò)一次這種方法，但效果不太理想。當時(shí)感覺(jué)可能是概率論在
我這失
效了？現在回想起來(lái)，可能是備份的時(shí)機選的不好。結果將已經(jīng)沖毀的數據又備份進(jìn)去了。
這樣
以來(lái)，恢復出來(lái)的數據自然也就不對了。
經(jīng)驗之四、話(huà)說(shuō)指令冗余技術(shù)
前面有個(gè)朋友問(wèn)到指令冗余，按匠人的理解，指令冗余，就是動(dòng)作冗余。
舉個(gè)例子，你要在某個(gè)輸出口上輸出一個(gè)高電平去驅動(dòng)一個(gè)外部器件，你如果只送一次
“1”，那
么，當干擾來(lái)臨時(shí)，這個(gè)“1”就有可能變成“0”了。正確的處理方式是，你定期刷新這個(gè)
“1”。那么，即使偶然受了干擾，它也能恢復回來(lái)。
除了I/O口動(dòng)作的冗余，匠人強烈建議大家在下面各方面也采用這種方法：
1、LCD的顯示。有時(shí)，也許你會(huì )用一些LCD的專(zhuān)用驅動(dòng)芯片（如HT1621），這種芯片有個(gè)好
處，
即你只要將顯示數據傳送給它，它就會(huì )不斷的自動(dòng)掃描LCD。但是，你千萬(wàn)不要以為這樣就
沒(méi)你啥
事了。正確的處理方式是，要記得定期刷新送顯數據（即使顯示內容沒(méi)有改變）。對于CPU
中自帶
LCD DRIVER 的，也要定期刷新LCD RAM。
2、中斷使能標志的設置。不要以為你在程序初始化段將中斷設置好就OK了。應該在主程序
中適當
的地方定期刷新一下，以免你的中斷被掛起來(lái)。
3、其它一些標志字和參數寄存器（包括你自己定義的），也要記得常常刷新。
4、其它一些你認為有必要反復刷新的地方。
經(jīng)驗之五、10種軟件濾波方法
下面奉獻——
匠人嘔心瀝血搜腸刮肚冥思苦想東拼西湊整理出來(lái)的10種軟件濾波方法
1、限幅濾波法（又稱(chēng)程序判斷濾波法）
A、方法：
根據經(jīng)驗判斷，確定兩次采樣允許的最大偏差值（設為A）
每次檢測到新值時(shí)判斷：
如果本次值與上次值之差<=A,則本次值有效
如果本次值與上次值之差>A,則本次值無(wú)效,放棄本次值,用上次值代替本次值
B、優(yōu)點(diǎn)：
能有效克服因偶然因素引起的脈沖干擾
C、缺點(diǎn)
無(wú)法抑制那種周期性的干擾
平滑度差
2、中位值濾波法
A、方法：
連續采樣N次（N取奇數）
把N次采樣值按大小排列
取中間值為本次有效值
B、優(yōu)點(diǎn)：
能有效克服因偶然因素引起的波動(dòng)干擾
對溫度、液位的變化緩慢的被測參數有良好的濾波效果
C、缺點(diǎn)：
對流量、速度等快速變化的參數不宜
3、算術(shù)平均濾波法
A、方法：
連續取N個(gè)采樣值進(jìn)行算術(shù)平均運算
N值較大時(shí)：信號平滑度較高，但靈敏度較低
N值較小時(shí)：信號平滑度較低，但靈敏度較高
N值的選?。阂话懔髁?，N=12；壓力：N=4
B、優(yōu)點(diǎn)：
適用于對一般具有隨機干擾的信號進(jìn)行濾波
這樣信號的特點(diǎn)是有一個(gè)平均值，信號在某一數值范圍附近上下波動(dòng)
C、缺點(diǎn)：
對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實(shí)時(shí)控制不適用
比較浪費RAM
4、遞推平均濾波法（又稱(chēng)滑動(dòng)平均濾波法）
A、方法：
把連續取N個(gè)采樣值看成一個(gè)隊列
隊列的長(cháng)度固定為N
每次采樣到一個(gè)新數據放入隊尾,并扔掉原來(lái)隊首的一次數據.(先進(jìn)先出原則)
把隊列中的N個(gè)數據進(jìn)行算術(shù)平均運算,就可獲得新的濾波結果
N值的選?。毫髁?，N=12；壓力：N=4；液面，N=4~12；溫度，N=1~4
B、優(yōu)點(diǎn)：
對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高
適用于高頻振蕩的系統
C、缺點(diǎn)：
靈敏度低
對偶然出現的脈沖性干擾的抑制作用較差
不易消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
不適用于脈沖干擾比較嚴重的場(chǎng)合
比較浪費RAM
5、中位值平均濾波法（又稱(chēng)防脈沖干擾平均濾波法）
A、方法：
相當于“中位值濾波法”+“算術(shù)平均濾波法”
連續采樣N個(gè)數據，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值
然后計算N-2個(gè)數據的算術(shù)平均值
N值的選?。?~14
B、優(yōu)點(diǎn)：
融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)
對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
C、缺點(diǎn)：
測量速度較慢，和算術(shù)平均濾波法一樣
比較浪費RAM
6、限幅平均濾波法
A、方法：
相當于“限幅濾波法”+“遞推平均濾波法”
每次采樣到的新數據先進(jìn)行限幅處理，
再送入隊列進(jìn)行遞推平均濾波處理
B、優(yōu)點(diǎn)：
融合了兩種濾波法的優(yōu)點(diǎn)
對于偶然出現的脈沖性干擾，可消除由于脈沖干擾所引起的采樣值偏差
C、缺點(diǎn)：
比較浪費RAM
7、一階滯后濾波法
A、方法：
取a=0~1
本次濾波結果=（1-a）*本次采樣值+a*上次濾波結果
B、優(yōu)點(diǎn)：
對周期性干擾具有良好的抑制作用
適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合
C、缺點(diǎn)：
相位滯后，靈敏度低
滯后程度取決于a值大小
不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號
8、加權遞推平均濾波法
A、方法：
是對遞推平均濾波法的改進(jìn)，即不同時(shí)刻的數據加以不同的權
通常是，越接近現時(shí)刻的數據，權取得越大。
給予新采樣值的權系數越大，則靈敏度越高，但信號平滑度越低
B、優(yōu)點(diǎn)：
適用于有較大純滯后時(shí)間常數的對象
和采樣周期較短的系統
C、缺點(diǎn)：
對于純滯后時(shí)間常數較小，采樣周期較長(cháng)，變化緩慢的信號
不能迅速反應系統當前所受干擾的嚴重程度，濾波效果差
9、消抖濾波法
A、方法：
設置一個(gè)濾波計數器
將每次采樣值與當前有效值比較：
如果采樣值＝當前有效值，則計數器清零
如果采樣值<>當前有效值，則計數器+1，并判斷計數器是否>=上限N(溢出)
如果計數器溢出,則將本次值替換當前有效值,并清計數器
B、優(yōu)點(diǎn)：
對于變化緩慢的被測參數有較好的濾波效果,
可避免在臨界值附近控制器的反復開(kāi)/關(guān)跳動(dòng)或顯示器上數值抖動(dòng)
C、缺點(diǎn)：
對于快速變化的參數不宜
如果在計數器溢出的那一次采樣到的值恰好是干擾值,則會(huì )將干擾值當作有效值導
入系
統
10、限幅消抖濾波法
A、方法：
相當于“限幅濾波法”+“消抖濾波法”
先限幅,后消抖
B、優(yōu)點(diǎn)：
繼承了“限幅”和“消抖”的優(yōu)點(diǎn)
改進(jìn)了“消抖濾波法”中的某些缺陷,避免將干擾值導入系統
C、缺點(diǎn)：
對于快速變化的參數不宜
IIR 數字濾波器
A. 方法：
確定信號帶寬， 濾之。
Y(n) = a1*Y(n-1) + a2*Y(n-2) + ... + ak*Y(n-k) + b0*X(n) + b1*X(n-1) + b2*X
(n-2) + ... + bk*X(n-k)
B. 優(yōu)點(diǎn)：高通，低通，帶通，帶阻任意。設計簡(jiǎn)單(用matlab）
C. 缺點(diǎn)：運算量大。
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