單片機(jī)軟件三重監(jiān)視抗干擾技術(shù)
應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制和智能化儀器儀表的單片機(jī),由于現(xiàn)場(chǎng)條件往往十分惡劣,不可避免地會(huì)受到各種各樣的電磁干擾。當(dāng)串入系統(tǒng)的干擾作用于單片機(jī)內(nèi)部的CPU部件時(shí),后果更加嚴(yán)重,將導(dǎo)致系統(tǒng)失控。最典型的失控故障是破壞程序計(jì)數(shù)器PC的狀態(tài),導(dǎo)致程序在地址空間內(nèi)“亂飛”,或者陷入“死循環(huán)”。因此,盡可能早地發(fā)現(xiàn)程序失控,并采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施,是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/170712.htm使程序從“亂飛”狀態(tài)納入正軌的方法稱為程序攔截技術(shù),包括指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)等。使程序擺脫“死循環(huán)”,通常多采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的監(jiān)視技術(shù),又稱“看門(mén)狗”技術(shù)(Watchdog)。常見(jiàn)的硬件“看門(mén)狗”電路有單穩(wěn)態(tài)型“看門(mén)狗”電路、計(jì)數(shù)器型“看門(mén)狗”電路、微處理器監(jiān)控專用芯片等。上述的抗干擾方法可參閱有關(guān)資料文獻(xiàn)。本文將討論由軟件實(shí)現(xiàn)的“看門(mén)狗”技術(shù)。
由硬件電路實(shí)現(xiàn)的“看門(mén)狗”技術(shù),可以有效地克服主程序或中斷服務(wù)程序由于陷入“死循環(huán)”而帶來(lái)的不良后果。但在工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中,嚴(yán)重的干擾有時(shí)會(huì)破壞中斷方式控制字,導(dǎo)致中斷關(guān)閉,這時(shí)一般的硬件“看門(mén)狗”將不能使中斷恢復(fù)正常。依靠軟件進(jìn)行多重監(jiān)視,可以彌補(bǔ)上述不足。
軟件“看門(mén)狗”技術(shù)的基本思路是:在主程序中對(duì)中斷服務(wù)程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視;在中斷服務(wù)程序中對(duì)主程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視;采用兩個(gè)中斷實(shí)施相互監(jiān)視,稱之謂軟件三重監(jiān)視抗干擾技術(shù)。從概率觀點(diǎn),這種相互依存,相互制約的抗干擾措施,將使系統(tǒng)的可靠性大大提高。
本文以MCS—51單片機(jī)為例,說(shuō)明軟件三重監(jiān)視的基本原理。系統(tǒng)軟件包括主程序、T0定時(shí)中斷子程序和T1定時(shí)中斷子程序3部分,將T0設(shè)計(jì)成高級(jí)中斷,T1設(shè)計(jì)成低級(jí)中斷,從而形成中斷嵌套。
1 主程序監(jiān)視過(guò)程設(shè)計(jì)
主程序完成系統(tǒng)測(cè)控功能的同時(shí),還要監(jiān)視T0中斷服務(wù)程序因干擾而引起的中斷關(guān)閉故障。A0為T(mén)0中斷服務(wù)程序運(yùn)行狀態(tài)的觀測(cè)單元,T0每發(fā)生一次中斷,A0計(jì)數(shù)單元少一次中斷(T0定時(shí)溢出時(shí)間小于測(cè)控功能模塊運(yùn)行時(shí)間),引起A0的變化。在測(cè)控功能模塊的出口處,將A0值與E0值進(jìn)行比較,以判斷A0是否發(fā)生變化。若A0發(fā)生變化,說(shuō)明T0中斷運(yùn)行正常;若A0不變化,說(shuō)明T0中斷關(guān)閉,則轉(zhuǎn)到程序入口0000H處,進(jìn)行出錯(cuò)處理后,程序恢復(fù)正常運(yùn)行。
設(shè)A0、E0、M計(jì)數(shù)單元分別為內(nèi)RAM中的30H、40H和50H單元,監(jiān)視程序如下:
loop1:MOV 50H, #00H; 清M單元
MOV 40H, 30H ;暫存A0單元
…; 測(cè)控功能模塊
CLR C
MOV A, 30H
SUBB A, 40H; 判斷A0變化
JZ loop
MOV 30H, #00H
LJMP loop1
loop:LJMP 0000H
評(píng)論