SST89E58RD2單片機(jī)在增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性能方面的應(yīng)用

0 引言
以單片機(jī)為核心的儀器儀表的工作穩(wěn)定性和可靠性往往受工作環(huán)境的影響很大。在電磁干擾較弱(如室內(nèi)))時(shí)，可靠性和穩(wěn)定性往往容易達(dá)到應(yīng)用要求，然而，在室外，尤其是工作環(huán)境較惡劣的情況下，就有可能導(dǎo)致儀器儀表工作不正常或失靈。因此，利用單片機(jī)自身的優(yōu)勢和豐富的外圍模塊來提高儀器儀表的抗干擾能力，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
目前，解決單片機(jī)程序跑飛主要利用開門狗來實(shí)現(xiàn)。解決掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能時(shí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)常選用兩類：一類是EEPROM，但寫入時(shí)間較長；另一類是帶有后備電池的小容量SRAM來構(gòu)成非易失存儲(chǔ)器，這種方法寫入速度快，但增加了電路的復(fù)雜性。
SST公司的FlashFlex51系列單片機(jī)具有內(nèi)部看門狗和片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器，可以用于解決單片機(jī)程序跑飛和重要數(shù)據(jù)的掉電存儲(chǔ)問題。本文是采用SST公司的SST89E58RD2單片機(jī)來解決視頻字符疊加系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下程序跑飛和疊加字符丟失的問題。

1 視頻字符疊加系統(tǒng)的問題分析
視頻字符疊加系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境下的字符疊加效果一般都可以滿足應(yīng)用要求。然而，將該系統(tǒng)應(yīng)用于室外電磁干擾較為嚴(yán)重的環(huán)境時(shí)，疊加系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)疊加字符消失、系統(tǒng)與上位機(jī)通信不正常等問題。通過對該問題的分析研究發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)程序跑飛和疊加系統(tǒng)中的字符疊加芯片在受到外界干擾時(shí)，其視頻存儲(chǔ)器內(nèi)容被清除是導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行的真正原因。由于系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)一般不便于更改，因此，找到一款與目前AT89C51兼容且能解決系統(tǒng)不穩(wěn)定的單片機(jī)是解決問題的最好方法。在對AT89C51單片機(jī)和其它51單片機(jī)進(jìn)行對比分析后，本文選擇了SST89E58RD2單片機(jī)來解決系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的問題。

2 SST89E5 8RD2簡介
2．1 SST89E58RD2的主要特性
SST89E58RD2單片機(jī)可兼容80C51系列單片機(jī)，且內(nèi)置超級FLASH存儲(chǔ)器，5 V工作電壓下的工作頻率為0～40 MHz，與現(xiàn)行的80C52系列單片機(jī)硬件PIN-TO-PIN完全兼容，同時(shí)軟件、開發(fā)工具也完全兼容；SST89E58RD2帶有1 K字節(jié)的內(nèi)部RAM，并包含32 K字節(jié)的基本存儲(chǔ)塊和8K字節(jié)二級存儲(chǔ)塊的超級FLASH；具有ISP (在系統(tǒng)編程)和IAP(在應(yīng)用中編程)功能；芯片內(nèi)有SPI(串行外圍接口)和增強(qiáng)型UART、10個(gè)中斷源、四個(gè)中斷優(yōu)先級以及可編程看門狗定時(shí)器(WDT)；兼容TTL和CMOS邏輯電平；內(nèi)含PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)，具有PWM和捕獲、比較功能；可實(shí)現(xiàn)掉電檢測。
2．2 看門狗定時(shí)器
SST89E58RD2內(nèi)置的可編程看門狗定時(shí)器可用于程序死循環(huán)或程序運(yùn)行不正常(如程序跑飛)時(shí)的自動(dòng)恢復(fù)。為保護(hù)系統(tǒng)因程序死循環(huán)等引起的運(yùn)行不正常，用戶程序需要在其定義的周期內(nèi)刷新看門狗定時(shí)器，否則，當(dāng)WDRE(看門狗復(fù)位)有效時(shí)，將觸發(fā)內(nèi)部硬件復(fù)位。WDT(看門狗定時(shí)器)用系統(tǒng)時(shí)鐘作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，因此，嚴(yán)格的說，看門狗定時(shí)器應(yīng)稱為看門狗計(jì)數(shù)器。WDT寄存器每344064個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘加1?？撮T狗數(shù)據(jù)／重載寄存器(WDTD)作為WDT的重載寄存器。WDT的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。看門狗可通過兩個(gè)特殊寄存器WDTC(看門狗定時(shí)器控制寄存器)和WDTD工作。在空閑模式下，WDT運(yùn)行被臨時(shí)掛起，并在接收到中斷信號后從空閑模式恢復(fù)為正常工作模式。WDT的計(jì)數(shù)周期計(jì)算公式如下：
周期=(255－WDTD)x344064x1／Fclk
式中，WDTD是放入WDTD寄存器的重載值，F(xiàn)clk是系統(tǒng)的晶振頻率。

3 FLASH存儲(chǔ)器編程
SST89E58RD2單片機(jī)可使用IAP模式對其內(nèi)部的FLASH存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除或?qū)懭霐?shù)據(jù)。當(dāng)SST89E58RD2單片機(jī)的CPU進(jìn)入IAP模式后，其FLASH存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)中的一個(gè)可在擦除數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)的同時(shí)，另一區(qū)的用戶代碼仍可以被CPU執(zhí)行。即在內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器寫人數(shù)據(jù)的同時(shí)，CPU可以從外部存儲(chǔ)器載入代碼。位于單片機(jī)內(nèi)部的特殊功能寄存器SFST、SFCM、SFAL、SFAH、SFDT和SFCF用于控制和管理FLASH的擦除和編程執(zhí)行。在IAP模式下，CPU內(nèi)核和FLASH控制單元將關(guān)閉外部時(shí)鐘，內(nèi)部晶振提供編程和擦除操作的時(shí)序參考。內(nèi)部晶振只有在被請求時(shí)才打開，而當(dāng)FLASH操作完成后立刻被關(guān)閉。CPU要運(yùn)行于IAP模式，必須使能IAP使能位(SFCF[6])，否則，F(xiàn)LASH的編程命令將不起作用。所有的IAP命令只有在IAP模式才能執(zhí)行，但當(dāng)被選擇的存儲(chǔ)器區(qū)域已被安全鎖使能時(shí)，IAP命令將無法執(zhí)行。編程命令向存儲(chǔ)器塊寫入新數(shù)據(jù)時(shí)，必須保證該存儲(chǔ)器塊處于被擦除狀態(tài)，即其值為0xFF。如果存儲(chǔ)器塊沒有被擦除，則應(yīng)用合適的擦除命令進(jìn)行擦除操作。尤其不能在CPU正載入代碼的存儲(chǔ)器區(qū)域進(jìn)行編程或擦除操作，這將導(dǎo)致不可預(yù)測的編程并可能導(dǎo)致編程數(shù)據(jù)損毀。