單片機系統(tǒng)軟件抗干擾策略在通信電源中的應用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
單片機構成的監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應用在工業(yè)自動化裝置、生產過程控制和儀器儀表等各個領域。單片機應用于工業(yè)環(huán)境時，工作場所不僅有弱電設備，而且有更多的強電設備；不僅有數字電路，而且有許多模擬電路，形成一個強電與弱電、數字與模擬共存的局面。高速變化的數字信號有可能形成對模擬信號的干擾。此外，在一些強電設備，如：通信電源中往往還有電感、電容等儲能元件，當電壓、電流發(fā)生劇烈變化時就會形成瞬變噪聲干擾。瞬變噪聲頻譜寬、能量大，對電子器件的危害很大，也是導致設備故障停機的主要原因。
由于單片機應用環(huán)境往往比較惡劣，干擾嚴重，這就要求單片機應用系統(tǒng)既有較強的抗干擾能力。盡管我們采取了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號產生的原因很復雜，且具有很大的隨機性，難免保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此，通常在硬件抗干擾措施的基礎上，采用軟件抗干擾技術加以補充，作為硬件措施的輔助手段。
2 干擾信號對單片機各部分的影響
單片機屬于數字系統(tǒng)，各邏輯部分都有相應的閾電平和噪聲容限，外來噪聲只要不超過邏輯元件的容限值，系統(tǒng)就能正常運行。然而一旦侵入系統(tǒng)的噪聲超過了容限，干擾就會被邏輯器件放大、整型，于是產生誤動作。假如干擾改變了觸發(fā)器或存儲器的信息，即便干擾消除了，系統(tǒng)也無法恢復正常運行。
?。?）運算部件和控制器
CPU屬高速數字器件，其中容易受到干擾的有運算部件和控制器。運算部件實現(xiàn)數據的各種運算、處理和傳送操作，而控制器時單片機的神經中樞。噪聲的存在有可能導致CPU錯誤地執(zhí)行指令、控制寄存器中的數據被改寫，從而產生誤動作或得到錯誤的結果，甚至引起系統(tǒng)癱瘓。
（2）程序計數器PC
單片機系統(tǒng)受干擾后最典型的故障是程序計數器PC的狀態(tài)被破壞，導致程序無法按正常的順序執(zhí)行，在地址空間內“亂飛”，結果往往時陷入“死循環(huán)”。因此，程序計數器PC屬于重點防范對象，它出錯時必須盡可能早地發(fā)現(xiàn)并采取補救措施。
（3）特殊功能寄存器SFR
SFR對CPU非常重要，它實質上是一些具有特殊功能的RAM單元，包括各種I/O寄存器、片內部件工作方式寄存器，以及堆棧指針、數據指針等。SFR傳遞數據的速率非常高，能夠與CPU的運行密切配合。若某個SFR被干擾信號改寫，則意味著程序運行結果異常，輕則改變單片機內各部件的操作控制，重則導致整個系統(tǒng)的輸出紊亂，引發(fā)故障甚至安全事故。因此，對于與程序有關的SFR內容必須提供及時有效的保護。
（4）各類存儲器MEMORY
單片機的存儲器包括片內存儲器和片外擴展存儲器。其中，程序存儲器（EEPROM或EPROM或FLASH）的抗干擾性能最好，CPU內部的數據存儲器（片內RAM）抗干擾性能也較好，而片外擴展數據存儲器（片外RAM）的抗干擾性能就相對較差。因此，在干擾信號較強的環(huán)境中運行的單片機，其較持久和重要的數據應當保存在片內RAM中，在擴展RAM中只宜保存臨時數據，否則應當采用軟件措施在應用程序中進行數據恢復。
評論