單片機系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)

（3）空間隔離

單片機控制回路與其他大功率回路之間能夠分開放置的，盡量不要放置在同一空間中，如果二者必須在同一空間中的，要盡量加大二者的電氣距離，盡可能減小空間的電磁感應(yīng)耦合和輻射耦合，或者將單片機控制電路放在由金屬網(wǎng)或金屬盒構(gòu)成的屏蔽體內(nèi)。 此外，還有其他一些輔助性抗干擾措施，如：晶振的外殼接地、中央處理器的電源端及各口線附近對地加去耦電容等。

3．2　軟件抗干擾方法

除了硬件抗干擾途徑外，采用相應(yīng)的軟件抑制及補償措施，也可以起到有效的抗干擾作用。

（1）單片機各部分對干擾信號的反應(yīng)

①中央處理器CPU

CPU屬于高速數(shù)字器件，易受干擾的有運算器、控制器和控制寄存器。當(dāng)電磁干擾信號竄入時，CPU將錯誤地執(zhí)行指令，引起誤動作或者錯誤的結(jié)果；控制寄存器中的信息如果被噪聲修改，將導(dǎo)致初始化錯誤、尋址失敗乃至系統(tǒng)癱瘓。試驗表明，干擾信號大多數(shù)由總線導(dǎo)入CPU內(nèi)；其中與外界聯(lián)系最頻繁、因而最容易受干擾的是程序指針PC，這種干擾往往引發(fā)致命錯誤，屬于重點防范和重點糾錯的對象。

②特殊功能寄存器SFR

SFR包括各種 I／O端口的寄存器、各種片內(nèi)部件的工作方式寄存器，以及堆棧指針、數(shù)據(jù)指針等等，其特點是傳遞數(shù)據(jù)的速度高，能夠與CPU的運行密切配合。如果某個 SFR被干擾信號改寫，則意味著運行的結(jié)果異常，輕者改變單片機內(nèi)各部件的操作控制，重則導(dǎo)致整個系統(tǒng)的輸出紊亂，引發(fā)故障或安全事故。因此，對于與程序有關(guān)的內(nèi)容必須提供及時有效的保護。

（2）軟件補償措施

對于已經(jīng)侵入微處理機的噪聲，必須采取能夠維持系統(tǒng)功能的對應(yīng)措施，以免出現(xiàn)意外停機或意外啟動，甚至引起意外事故。對CPU的誤動作和各種存儲器內(nèi)容的誤修改，在應(yīng)用軟件中插入相應(yīng)的程序模塊，進行主動補償是一種簡便而可靠的方法。

①主動初始化

這里的“初始化”泛指在各段程序中，對單片機及片外擴展器件的各種功能、端口或者方式、狀態(tài)等采取的永久性的或者臨時的設(shè)置。我們不僅要保證上電或復(fù)位后軟件能夠正確的實現(xiàn)各種級別的初始化，而且在程序中每次使用某種功能前，都要再一次對相應(yīng)的控制寄存器設(shè)定動作模式。實踐證明，這一措施可以大大提高系統(tǒng)對于入侵干擾的自恢復(fù)性能。

②重復(fù)執(zhí)行

程序指令在執(zhí)行的過程中或者保持之后，都有可能被噪聲修改，而導(dǎo)致控制失效乃至引發(fā)事故，為此應(yīng)當(dāng)盡量增加重要指令的執(zhí)行次數(shù)以糾正干擾造成的錯誤。對于頻率較低的傳感器數(shù)據(jù)，建議在有效時間內(nèi)多次采集并比較；對于控制外部設(shè)備的指令，則需要多次重復(fù)執(zhí)行以確保有關(guān)信號的可靠性。為達(dá)此目的，可把重要的指令設(shè)計成定時掃描模塊，使其在整個程序的循環(huán)運行過程中反復(fù)執(zhí)行。如此，即使干擾信號改寫了指令內(nèi)容，也能在受控設(shè)備的反應(yīng)時間內(nèi)自動恢復(fù)正常。

③重要數(shù)據(jù)的保護和恢復(fù)

編寫專門的數(shù)據(jù)保護子程序，是提高工控微機系統(tǒng)可靠性的有效途徑。在編寫程序的過程中，對于由指令改變結(jié)果性質(zhì)的數(shù)據(jù)，可以考慮在每次改變后都盡可能地保護起來，以便在需要時能夠恢復(fù)正確值。若數(shù)據(jù)的保護量較大，建議擴展非易失性的SRAM作為片外數(shù)據(jù)存儲器，這種新型芯片具有很高的抗干擾性能，其缺點是目前的價位較高。

（3）片內(nèi)WDT控制

“看門狗”（WDT）已經(jīng)成為工控微機必不可少的成員之一，他可以防止程序“跑飛”或者出現(xiàn)“死循環(huán)”。有的單片機如PIC系列單片機片內(nèi)就帶有 WDT監(jiān)視定時器，通過軟件，定時清WDT監(jiān)視定時器的值，當(dāng)出現(xiàn)“死循環(huán)”或程序“跑飛”現(xiàn)象時，WDT監(jiān)視定時器內(nèi)的值計滿溢出，從而強迫程序復(fù)位，從頭開始。不帶片內(nèi)WDT監(jiān)視定時器的單片機，也可以利用微處理機內(nèi)部閑置的定時／計數(shù)器，配合以適當(dāng)?shù)某绦蚓涂梢苑奖愕貥?gòu)成WDT。

參考文獻(xiàn)
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