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，即可自動入軌。在用戶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放時，在對應的中斷服務程序中設置軟件陷阱，能及時捕獲錯誤的中斷。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個就可以進行有效攔截。

　　1.3 軟件“看門狗”技術

　　若失控的程序進入“死循環”，通常采用“看門狗”技術使程序脫離“死循環”。通過不斷檢測程序循環運行時間，若發現程序循環時間超過最大循環運行時間，則認為系統陷入“死循環”，需進行出錯處理。

　　“看門狗”技術可由硬件實現，也可由軟件實現。 在工業應用中，嚴重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關閉中斷。則系統無法定時“喂狗”，硬件看門狗電路失效。而軟件看門狗可有效地解決這類問題。

　　筆者在實際應用中，采用環形中斷監視系統。用定時器T0監視定時器T1，用定時器T1監視主程序，主程序監視定時器T0。采用這種環形結構的軟件“看門狗”具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統可靠性。對于需經常使用T1定時器進行串口通訊的測控系統，則定時器T1不能進行中斷，可改由串口中斷進行監控（如果用的是MCS-52系列單片機，也可用T2代替T1進行監視）。這種軟件“看門狗”監視原理是：在主程序、T0中斷服務程序、T1中斷服務程序中各設一運行觀測變量，假設為MWatch、T0Watch 、T1Watch,主程序每循環一次，MWatch加１，同樣T0、T1中斷服務程序執行一次，T0Watch、 T1Watch加１。在T0中斷服務程序中通過檢測T1Watch的變化情況判定T1運行是否正常，在T1中斷服務程序中檢測MWatch的變化情況判定主程序是否正常運行，在主程序中通過檢測T0Watch的變化情況判別T0是否正常工作。若檢測到某觀測變量變化不正常，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，對主程序最大循環周期、定時器T0和T1定時周期應予以全盤合理考慮。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，應進行故障診斷并能自動恢復非正常復位前的狀態。

　　2.1 非正常復位的識別

　　程序的執行總是從0000H開始，導致程序從 0000H開始執行有四種可能：一、系統開機上電復位；二、軟件故障復位；三、看門狗超時未喂狗硬件復位； 四、任務正在執行中掉電后來電復位。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

　　此處硬件復位指開機復位與看門狗復位，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無影響。故對于微機測控系統，當程序正常運行時，將SP設置地址大于07H，或者將PSW的第5位用戶標志位在系統正常運行時設為1。那么系統復位時只需檢測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，由于硬件復位時片內RAM狀態是隨機的，而軟件復位片內RAM則可保持復位前狀態，因此可選取片內某一個或兩個單元作為上電標志。設 40H用來做上電標志，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。若用兩個單元作上電標志，則這種判別方法的可靠性更高。