高精度直流微電阻測試儀的研究與開發(fā)-----軟件系統(tǒng)設計

4.9軟件方面的可靠性設計

在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，還要進行軟件抗干擾的設計。

軟件方面的可靠性設計通常有以下幾種方法：

1.數(shù)字濾波

（1）算術平均法對某一點的數(shù)值連續(xù)多次采樣，取其算術平均值，這種方法可以減小系統(tǒng)的隨機干擾對數(shù)據(jù)采集的影響；

（2）比較取舍法對某一點數(shù)據(jù)連續(xù)采樣多次，剔除較大偏差；

（3）中值法對某一點數(shù)值連續(xù)采樣多次，依次排序，取其中間值作為采樣結果；

（4）一階遞推數(shù)字濾波法

這種方法是利用軟件完成Rc低通濾波器的算法，代替硬件實現(xiàn)Rc濾波.本系統(tǒng)在數(shù)字濾波方面采用了算術平均法，即對某一點的數(shù)值連續(xù)多次采樣并且剔除最大值和最小值，然后取其算術平均值，這種方法的好處就是取值能夠比較的符合實際電阻值，偏差較小，可以減小系統(tǒng)的隨機干擾對數(shù)據(jù)采集的影響和濾波方面的誤差。

2.設置軟件陷阱

當系統(tǒng)受到干擾后可能引起程序計數(shù)器PC值的改變，使系統(tǒng)程序沒有按照預定的順序執(zhí)行，而是執(zhí)行其他程序區(qū)的程序，或使PC值超出程序區(qū)，將非程序區(qū)的隨機數(shù)作為指令碼運行，影響了系統(tǒng)的正常運行。

為此，本系統(tǒng)也采用了設置軟件陷阱的方法來確保系統(tǒng)的軟件可靠性。在本軟件系統(tǒng)中，在非程序區(qū)安排指令強迫系統(tǒng)復位，不論PC失控后飛到非程序區(qū)的哪個字節(jié)，都能使系統(tǒng)復位。

3.應用“看門狗”技術

設置軟件陷阱能解決一部分程序失控的問題，但當程序進入某種非正常的死循環(huán)時，軟件陷阱可能不起作用。本軟件系統(tǒng)同時也設置了軟件“看門狗”，應用“看門狗”技術能夠使程序從死循環(huán)中恢復到正常狀態(tài)，“看門狗”就是一個時間監(jiān)視器，軟時鐘是利用片內定時/計數(shù)器，定時時間比正常執(zhí)行一次程序循環(huán)所需時間要長。

程序正常運行未受干擾時，CPu每隔一段時間就對軟時鐘重置時間常數(shù)并使其復位，復位時間應比設定的定時時間要短，使系統(tǒng)不受影響地正常工作。當受到干擾使程序不能正常運行陷入死循環(huán)時，因不能及時發(fā)出復位脈沖，軟時鐘運行至既定的定時時間，軟時鐘可產生中斷，在中斷服務子程序中進行相應處理。

軟件“看門狗”應用一個內部定時器來定時，此時應將它的溢出中斷設定為高級中斷。

啟動軟件“看門狗”以后，在系統(tǒng)運行正常時，程序必須在定時器的定時間內重新設定定時器的定時時間常數(shù)，從而使定時器不產生溢出中斷；當程序陷入死循環(huán)后，不能在定時器的定時時間內重新設其定時時間常數(shù)，使得定時器產生溢出中斷，程序通過執(zhí)行中斷處理而退出死循環(huán)。在中斷處理程序中要進行錯誤處理并用軟件使系統(tǒng)復位。

在本系統(tǒng)中應用了“看門狗”軟件，目的就是為了保證軟件運行的可靠性，這也是眾多測試測量儀器所通用的防止系統(tǒng)出現(xiàn)非正常死循環(huán)時的方法。