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單片機(jī)系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù)

單片機(jī)系統(tǒng)中的軟件抗干擾技術(shù)

作者:jdzj868 來源:機(jī)電之家下載站錄入:jdzj868 更新時(shí)間：2010-1-11 16:15:47 點(diǎn)擊數(shù)：0

【字體：

】

摘要本文主要介紹了如何通過軟件的方法來提高單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞冗余軟件陷井看門狗
近年來要有這么幾種方法：
1、指令冗余技術(shù)；
2、軟件陷阱技術(shù)；
3、看門狗技術(shù)。
下面以MCS-51 作數(shù)的情況。但只要PC指針落在單字節(jié)指令上程序就可納入正軌，所以為了快速將程序
納入正軌，應(yīng)該多用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵的地方人為插入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂?BR>效的單字節(jié)指令重寫，這就稱之為指令冗余。
常用的方法就是在一些雙字節(jié)、三字節(jié)指令后面插入兩個(gè)單字節(jié)指令NOP，或在一些對程
序的流向起決定作用的指令前面插入兩條NOP指令。還可對一些重要的指令進(jìn)行重復(fù)放置
。
但采用指令冗余技術(shù)將程序納入正軌的條件是：亂飛的PC必須指向程序運(yùn)行區(qū)。
軟件陷阱技術(shù)
當(dāng)亂飛的程序進(jìn)入非程序區(qū)的時(shí)候，就可設(shè)定軟件陷阱對亂飛的程序進(jìn)行攔截從而將程
序引向一個(gè)固定的位置。這樣就可將捕獲的程序重新納入正軌。
軟件陷阱主要就是把程序重新引入它的復(fù)位入口處，也就是說在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)置這樣的
指令：
NOP
NOP
LJMP 0000H
軟件陷阱主要安排在這樣一些區(qū)域：未使用的中斷區(qū)、未使用的EPROM空間及非EPROM空
間、程序運(yùn)行區(qū)及中斷服務(wù)程序區(qū)。主要來看前三種：
1、未使用的中斷區(qū)
如果對于未使用的中斷因干擾而開放的話，可以這樣寫中斷服務(wù)程序：
NOP
NOP
POP D1 ；將原來的錯(cuò)誤斷點(diǎn)彈出
POP D2 ；將原來的錯(cuò)誤斷點(diǎn)彈出
PUSH 00H
PUSH 00H；將斷點(diǎn)地址重寫為 0000H
RETI
2 .未使用的EPROM區(qū)
假設(shè)用了一片2764，但并沒有用完整個(gè)存儲區(qū)。這時(shí)候就可在未用的區(qū)域里填充上0200
00數(shù)據(jù)，這樣當(dāng)程序飛入其中時(shí)就會很快的走入正軌。這條指令其實(shí)是"LJMP 0000H"的
機(jī)器碼。
3 .非EPROM空間
 單片機(jī)系統(tǒng)的程序空間是64K，正常情況下所使用的EPROM不會占用所有的空間，假設(shè)
現(xiàn)在的EPROM占用16K的空間，那么剩下的48K空間就被閑置不用了。當(dāng)亂飛的PC落入這些
空間時(shí)，讀入的數(shù)據(jù)將為FFH，這是：MOV R7，A 指令的機(jī)器碼，將修改R7的內(nèi)容。因
此，當(dāng)程序亂飛入非EPROM芯片區(qū)后，不僅無法導(dǎo)入正規(guī)，而且破壞了R7的內(nèi)容。
當(dāng)CPU讀程序存儲器的時(shí)候，伴隨著會產(chǎn)生一個(gè)PSEN信號，就可利用這個(gè)信號，再加上
一個(gè)非EPROM區(qū)的地址譯碼信號，構(gòu)成一個(gè)選通信號來起動一個(gè)空閑的中斷，再用軟件陷
井的方法從中斷程序中把程序?qū)胝?guī)。看圖1：
也可通過硬件的方法用一個(gè)緩沖器直接給數(shù)據(jù)線寫一個(gè)值，其原理與上述方法相同。
軟件看門狗技術(shù)
看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說程序跑飛。硬件看門狗是利用了一個(gè)定
時(shí)器，來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，要在定時(shí)時(shí)間到之前對
定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位，如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。那么定時(shí)時(shí)間到后就會使
單片機(jī)復(fù)位。
軟件看門狗技術(shù)的原理和這差不多，只不過是用軟件的方法實(shí)現(xiàn)，還是以51系列來講，
在51單片機(jī)中有兩個(gè)定時(shí)器，可以用這兩個(gè)定時(shí)器來對主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。對T0設(shè)
定一定的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)產(chǎn)生定時(shí)中斷的時(shí)候?qū)σ粋€(gè)變量進(jìn)行賦值，而這個(gè)變量在主程序
運(yùn)行的開始已經(jīng)有了一個(gè)初值，要設(shè)定的定時(shí)值要小于主程序的運(yùn)行時(shí)間，這樣在主程
序的尾部對變量的值進(jìn)行判斷，如果值發(fā)生了預(yù)期的變化，就說明T0中斷正常，如果沒
有發(fā)生變化則使程序復(fù)位。
T1 用來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，給T1設(shè)定一定的定時(shí)時(shí)間，在主程序中對其進(jìn)行復(fù)位，如
果不能在一定的時(shí)間里對其進(jìn)行復(fù)位，T1 的定時(shí)中斷就會使單片機(jī)復(fù)位。在這里T1的定
時(shí)時(shí)間要設(shè)的大于主程序的運(yùn)行時(shí)間，給主程序留有一定的裕量。而T1的中斷正常與否
再由T0定時(shí)中斷子程序來監(jiān)視。這樣就夠成了一個(gè)循環(huán)，T0監(jiān)視T1，T1監(jiān)視主程序，主
程序又來監(jiān)視T0，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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