單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾方法
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③ 時(shí)間監(jiān)視器
時(shí)間監(jiān)視器（Watch－Dog Timer），也稱“看門狗”技術(shù)，用于設(shè)立軟件陷阱失效的情況下，讓系統(tǒng)從故障中恢復(fù)過來。因?yàn)橐蚋蓴_而失控的程序不一定都會(huì)掉到陷阱中去，比如程序的死循環(huán)就是如此。所謂死循環(huán)，就是由于某種原因使程序陷入某個(gè)應(yīng)用程序或中斷服務(wù)子程序中做無休止的循環(huán)。這樣，CPU及其他系統(tǒng)資源被其占用而別的任務(wù)程序都無法執(zhí)行。也就是說，死循環(huán)使程序失去正?？刂?，但它不會(huì)使程序控制轉(zhuǎn)入陷阱區(qū)，因而軟件陷阱無法捕捉它。
時(shí)間監(jiān)視器由兩個(gè)計(jì)數(shù)器組成，計(jì)數(shù)器靠系統(tǒng)時(shí)鐘（或分頻后的脈沖信號(hào)）進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器記滿時(shí)，將由計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)，強(qiáng)迫系統(tǒng)復(fù)位，使系統(tǒng)重新執(zhí)行程序。在正常情況下，每隔一定的時(shí)間（根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用程序執(zhí)行的長短來確定），程序使計(jì)數(shù)器清零。這樣，計(jì)數(shù)器就不會(huì)記滿，因而不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201612/324745.htm
圖2 SPCE061A 看門狗結(jié)構(gòu)與時(shí)序
例如，凌陽單片機(jī)SPCE061A的WatchDog的清除時(shí)間周期為0.75s。因?yàn)閃atchDog的溢出復(fù)位信號(hào)WatchDog_Reset是由4Hz時(shí)基信號(hào)經(jīng)4分頻之后產(chǎn)生的，即每4個(gè)4Hz時(shí)基信號(hào)(1s)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)WatchDog_Reset信號(hào)。而清除WatchDog的WatchDog_Clear信號(hào)卻可以發(fā)生在4Hz信號(hào)(0.25s)之間的任意一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)上。假如WatchDog_Clear信號(hào)發(fā)生在4Hz信號(hào)尾端的0.01s即第0.25s時(shí)刻，此時(shí)雖然WatchDog被清除掉，但由于它發(fā)生在4Hz信號(hào)之后，再經(jīng)3個(gè)4Hz信號(hào)即0.75s，如果一直沒有WatchDog_Clear信號(hào)，便會(huì)產(chǎn)生出一個(gè)WatchDog_Reset信號(hào)。如圖2所示，如果程序運(yùn)行不正常，例如陷入死循環(huán)等，計(jì)數(shù)器將記滿而產(chǎn)生溢出此溢出信號(hào)用來產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，使程序重新開始啟動(dòng)。在編程中，我們只需將0X0001H寫入P_WatchDog_Clear單元即可完成清除WatchDog操作，如果在0.75秒內(nèi)沒有將0X0001H寫入P_WatchDog_Clear單元，則CPU將進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位操作，即平常我們說的重啟系統(tǒng)。看門狗經(jīng)常用于延時(shí)程序中，如
void Delay()
{
unsigned int j;
for(j=0x7fff;j>0;j--);
*P_Watchdog_Clear = 0x0001;//清看門狗
}
④ 加入空操作NOP
在ROM或RAM的若干區(qū)域內(nèi)，存放若干個(gè)空操作組，空操作的個(gè)數(shù)等于所選CPU芯片最長指令節(jié)數(shù)?？詹僮髦噶頝OP除了占用一個(gè)存儲(chǔ)單元和執(zhí)行時(shí)間外，對CPU的工作狀態(tài)沒有影響。如有選擇地在程序某地方插進(jìn)1～2個(gè)NOP指令，也能使PC中的內(nèi)容得到調(diào)整，使程序在受到干擾后回到正確的順序。插入的位置要在程序調(diào)試過程中摸索、分析和實(shí)驗(yàn)。一般來說，在對外設(shè)端口的操作指令、多字節(jié)指令、轉(zhuǎn)移指令、堆棧操作指令前插入NOP指令會(huì)得到好的效果。此外，還可以在空操作組之后，再增加處理跑飛的程序，而且讓CPU在執(zhí)行正常程序時(shí)，不執(zhí)行這些指令組。只有當(dāng)跑飛時(shí)才有可能遇到這些指令組。例如：
NOP
NOP
NOP
LJMP FF
FF：ACALL FLY
MOV A,FLG
CJNE A,#11H,RSM
……
⑤ 分段式軟件抗干擾
某些時(shí)候，控制系統(tǒng)要順序執(zhí)行幾個(gè)不同的主循環(huán)通道以完成不同的功能。這時(shí)可在不同主環(huán)路內(nèi)編制抗干擾判別及自恢復(fù)功能。這樣做可以避免不必要的重復(fù)執(zhí)行，以保證順序的完整性。
⑥ 數(shù)字濾波
數(shù)字濾波是通過程序設(shè)計(jì)對單片機(jī)數(shù)據(jù)采集部分輸入的信號(hào)進(jìn)行加工處理，以達(dá)到抗干擾的目的。當(dāng)干擾疊加輸入通道的模擬信號(hào)時(shí)，使數(shù)據(jù)采集誤差加大，特別當(dāng)輸入通道模擬信號(hào)較弱時(shí)，此現(xiàn)象更加嚴(yán)重。為了消除數(shù)據(jù)采集的誤差，常用算術(shù)平均法、比較取舍法、一階滯后濾波法和中值法，可根據(jù)信號(hào)和干擾的規(guī)律，采用最優(yōu)的設(shè)計(jì)方法。
不同的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)都有自己的系統(tǒng)要求和特點(diǎn)，在硬件和軟件抗干擾設(shè)計(jì)上也各有自己的特色。軟件抗干擾技術(shù)作為硬件抗干擾的補(bǔ)充，以其靈活性、實(shí)用性和可靠性在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾方面起著舉足輕重的作用。在工程實(shí)踐中通常都是幾種抗干擾技術(shù)并用，互相補(bǔ)充，才能取得良好的抗干擾效果。我們在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，要仔細(xì)分析干擾源，軟硬件抗干擾技術(shù)相結(jié)合，完善系統(tǒng)監(jiān)控程序，則可以保證系統(tǒng)準(zhǔn)確、可靠地運(yùn)行。
評(píng)論