單片機系統(tǒng)軟件抗干擾的解決方案

　　2.1 非正常復位的識別

　　程序的執(zhí)行總是從0000H開始，導致程序從 0000H開始執(zhí)行有四種可能：一、系統(tǒng)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(zhí)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(tǒng)，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(tǒng)正常運行時設為1。那么系統(tǒng)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(tài)是隨機的，而軟件復位片內RAM則可保持復位前狀態(tài)，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(tǒng)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。

2.1.2 開機復位與看門狗故障復位的識別

　　開機復位與看門狗故障復位因同屬硬件復位， 所以要想予以正確識別，一般要借助非易失性RAM或者EEROM。當系統(tǒng)正常運行時，設置一可掉電保護的觀測單元。當系統(tǒng)正常運行時，在定時喂狗的中斷服務程序中使該觀測單元保持正常值（設為 AAH），而在主程中將該單元清零，因觀測單元掉電可保護，則開機時通過檢測該單元是否為正常值可判斷是否看門狗復位。

　　2.1.3 正常開機復位與非正常開機復位的識別

　　識別測控系統(tǒng)中因意外情況如系統(tǒng)掉電等情況引起的開機復位與正常開機復位，對于過程控制系統(tǒng)尤為重要。如某以時間為控制標準的測控系統(tǒng)，完成一次測控任務需1小時。在已執(zhí)行測控50分鐘的情況下，系統(tǒng)電壓異常引起復位，此時若系統(tǒng)復位后又從頭開始進行測控則會造成不必要的時間消耗。因此可通過一監(jiān)測單元對當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)、系統(tǒng)時間予以監(jiān)控，將控制過程分解為若干步或若干時間段，每執(zhí)行完一步或每運行一個時間段則對監(jiān)測單元置為關機允許值，不同的任務或任務的不同階段有不同的值，若系統(tǒng)正在進行測控任務或正在執(zhí)某時間段，則將監(jiān)測單元置為非正常關機值。那么系統(tǒng)復位后可據(jù)此單元判系統(tǒng)原來的運行狀態(tài)，并跳到出錯處理程序中恢復系統(tǒng)原運行狀態(tài)。

　　2.2 非正常復位后系統(tǒng)自恢復運行的程序設計

　　對順序要求嚴格的一些過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)非正常復位否，一般都要求從失控的那一個模塊或任務恢復運行。所以測控系統(tǒng)要作好重要數(shù)據(jù)單元、參數(shù)的備份，如系統(tǒng)運行狀態(tài)、系統(tǒng)的進程值、當前輸入、輸出的值，當前時鐘值、觀測單元值等，這些數(shù)據(jù)既要定時備份，同時若有修改也應立即予以備份。

　　當在已判別出系統(tǒng)非正常復位的情況下，先要恢復一些必要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如顯示模塊的初始化、片外擴展芯片的初始化等。其次再對測控系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)、運行參數(shù)等予以恢復，包括顯示界面等的恢復。之后再把復位前的任務、參數(shù)、運行時間等恢復， 再進入系統(tǒng)運行狀態(tài)。

　　應當說明的是，真實地恢復系統(tǒng)的運行狀態(tài)需 要極為細致地對系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)予以備份，并加以數(shù)據(jù)可靠性檢查，以保證恢復的數(shù)據(jù)的可靠性。

　　其次，對多任務、多進程測控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的恢復需考慮恢復的次序問題，筆者實際應用的數(shù)據(jù)恢復過程流程圖如圖2所示。

　　圖2 系統(tǒng)自恢復程序流程圖

　　圖中恢復系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)是指取出備份的數(shù)據(jù)覆蓋當前的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)基本初始化是指對芯片、顯示、輸入輸出方式等進行初始化，要注意輸入輸出的初始化不應造成誤動作。而復位前任務的初始化是指任務的執(zhí)行狀態(tài)、運行時間等。

　　3 結束語

　　對于軟件抗干擾的一些其它常用方法如數(shù)字濾波、RAM數(shù)據(jù)保護與糾錯等，限于篇幅，本文未作討論。在工程實踐中通常都是幾種抗干擾方法并用，互相補充 完善，才能取得較好的抗干擾效果。從根本上來說，硬件抗干擾是主動的，而軟件是抗干擾是被動的。細致周到地分析干擾源，硬件與軟件抗干擾相結合，完善系統(tǒng)監(jiān)控程序，設計一穩(wěn)定可靠的單片機系統(tǒng)是完全可行的。