80C51復(fù)位標志位的設(shè)置與應(yīng)用分析

引言

　　設(shè)置復(fù)位標志位便于區(qū)分不同原因引發(fā)的復(fù)位，作為一種新技術(shù)被越來越多的新型單片機所采納。例如Philips公司的P87LPC700和P89LPC900系列、Freescale公司（原Motorola半導(dǎo)體部）的MC68HC05系列和MC68HC08系列、Sunplus公司的SPMC65系列、Microchip公司的PIC系列等，內(nèi)部都設(shè)計了專門用于記錄各種復(fù)位標志的狀態(tài)寄存器。

　　MC68HC08系列有一個復(fù)位狀態(tài)寄存器，負責記錄6種復(fù)位標志位： 上電復(fù)位、引腳復(fù)位、看門狗復(fù)位、非法指令復(fù)位、非法地址復(fù)位和欠壓復(fù)位。SPMC65系列有一個系統(tǒng)控制寄存器，負責記錄5種復(fù)位標志位： 上電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、非法地址復(fù)位和欠壓復(fù)位。51兼容的P89LPC900系列有一個復(fù)位源寄存器，負責記錄6種復(fù)位標志位： 欠壓復(fù)位、上電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、軟件復(fù)位和UART收到間隔字符復(fù)位（主要作為進入ISP監(jiān)控程序的途徑之一）。就連初學(xué)者很常用的AT89S51/52和P89C52X2，也在其電源控制寄存器PCON中增設(shè)了一個上電標志位POF。

1 復(fù)位標志位的設(shè)置方法

　　傳統(tǒng)的80C51單片機沒有設(shè)計復(fù)位標志位的記錄功能，這應(yīng)該說是一種遺憾，那么能否通過一定的技術(shù)手段來彌補這個缺憾呢？這里給廣大80C51單片機用戶提供一種啟示和引導(dǎo)。

　　實現(xiàn)復(fù)位標志位的記錄肯定需要一定的硬件電路支持，而這種電路的設(shè)計不存在固定模式。筆者利用一片MAX813L設(shè)計了一種支撐電路，如圖1所示，僅供讀者參考。

圖1 80C51設(shè)置復(fù)位標志的支撐電路

　　在圖1中，應(yīng)用了一個4輸入端“與非”門G1和一個按鈕開關(guān)SW1，還占用了80C51的5條I/O引腳P1.0~P1.4以及一個外部中斷源INT0， 并且預(yù)先通過初始化軟件設(shè)置INT0為唯一的高級中斷源，下降沿觸發(fā)方式有效，開放總中斷使能位EA。平時G1因各輸入端都維持在高電平上，因而其輸出端也保持高電平。電路中利用了一個海量電容器C1作為儲存能量的器件，扮演著備用電池的角色。由于二極管D1的存在，在主電源斷電期間，C1僅為單片機供電，應(yīng)該讓這時的80C51進入耗能最低的停機狀態(tài)（PD模式）。

　　在圖1電路的基礎(chǔ)上配合必要的用戶軟件，就可以在7種不同復(fù)位源引起復(fù)位之后保存6個標志位來記錄7種復(fù)位標志，以下分別進行講解。可以事先在RAM的位尋址區(qū)間分配一個字節(jié)，例如20H單元，用于記錄6個復(fù)位標志位，如表1所列。

表1 用戶定義的系統(tǒng)復(fù)位標志寄存器（SRFR）

　　假設(shè)該寄存器定名為SRFR（System Reset Flag Register），字節(jié)地址為20H，8位當中僅利用了6位，bit5~bit0分別記錄人工復(fù)位、欠壓復(fù)位、看門狗復(fù)位、非法地址復(fù)位、軟硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。

　?、?MRST： 人工復(fù)位。當復(fù)位按鈕SW1被按下時引發(fā)INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.4的狀態(tài)。如果P1.4=0，則置位MRST， 記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次人工復(fù)位操作。然后進行一次主動的復(fù)位操作，方法是從輸出腳P1.0輸出一個低電平給MAX813L的輸入引腳MR，經(jīng)MAX813L延時后從輸出端RESET送出高電平復(fù)位信號給80C51，令其進行一次硬件復(fù)位操作。

　　② LVR： 欠壓復(fù)位。當上游電源電壓開始跌落并且下降到MAX813L的PFI檢測門限以下，輸出端PFO送出低電平，引發(fā)INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.3的狀態(tài)。如果P1.3=0，則置位LVR，記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次欠壓復(fù)位操作；然后進行一次主動的復(fù)位操作（方法同上），或者令單片機進入停機狀態(tài)，以便節(jié)省能耗和保持數(shù)據(jù)，以及等待主電源的恢復(fù)。

　　③ WDR： 看門狗復(fù)位。當發(fā)生看門狗溢出時，MAX813L的輸出端WDO送出低電平，引發(fā)INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.2的狀態(tài)。如果P1.2=0，則置位WDR，記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次看門狗復(fù)位操作；然后進行一次主動的復(fù)位操作（方法同上）。喂狗操作利用了一個I/O引腳P1.1。

　　④ IAR： 非法地址復(fù)位。當發(fā)生非法地址時，80C51的輸出端PSEN送出低電平瞬時脈沖，也會引發(fā)一次INT0中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳P1.4~P1.2的狀態(tài)。如果P1.4~P1.2=111，則置位IAR，表示發(fā)生了一次非法地址復(fù)位操作；然后進行一次主動的復(fù)位操作（方法同上）。

　?、?SHR： 軟硬件復(fù)位。當發(fā)生了軟件陷阱的捕捉事件，或者軟件看門狗的溢出事件時，可以直接置位SHR，代表發(fā)生了一次軟硬件復(fù)位操作；然后進行一次主動的復(fù)位操作（方法同上）。如果利用T0作軟件WDT，則應(yīng)該同時設(shè)置INT0和T0中斷源為高級中斷。

　　⑥ SWR： 軟件復(fù)位。當發(fā)生了軟件陷阱的捕捉事件，或者軟件看門狗的溢出事件時，也可以直接置位SWR，代表發(fā)生了一次軟件復(fù)位操作；然后調(diào)用軟件復(fù)位程序SWRST即可。軟件復(fù)位程序的編寫方法如下：

SWRST：；定義軟件復(fù)位程序的實際入口地址
　　CLREA；首先關(guān)閉中斷源總使能位
　　SETBF0；設(shè)置一個軟件復(fù)位標志位
　　MOVP0，#0FFH；設(shè)定通用端口P0為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVP1，#0FFH；設(shè)定通用端口P1為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVP2，#0FFH；設(shè)定通用端口P2為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVP3，#0FFH；設(shè)定通用端口P3為高阻輸入狀態(tài)
　　MOVPSW，#00H；設(shè)定程序狀態(tài)字寄存器為原始值
　?。唬ǜ鶕?jù)需要還可初始化其他SFR）
　　MOVDPTR，#SWR0；為RETI準備彈出地址，而又不改變
　??；執(zhí)行順序
　　PUSHDPL；壓棧低字節(jié)，在先
　　PUSHDPH；壓棧高字節(jié)，在后
　　RETI；中斷返回指令，清除高級中斷激活觸
　　；發(fā)器
SWR0：
　　CLRA；準備復(fù)位地址
　　PUSHACC；壓棧低字節(jié)00H
　　PUSHACC；壓棧高字節(jié)00H
　　RETI；清除低級中斷激活觸發(fā)器，并跳到
　??；0000H

　　⑦ POR： 電源上電復(fù)位。雖然在用戶定義的系統(tǒng)復(fù)位標志寄存器（SRFR）中，沒有直接設(shè)置一個POR標志位，但是如果檢測以上6個標志位同時為0，則表明此前進行的是一次上電復(fù)位。理由是，經(jīng)過實驗驗證（實驗所用的單片機型號為SST89C58），在每次初次加電時，包含RAM的20H單元在內(nèi)的80C51內(nèi)部RAM區(qū)間（00H~7FH），其內(nèi)容全部自動清零；在每次RST引腳復(fù)位（或者軟件復(fù)位）時，其內(nèi)容維持不變。而各個SFR無論是上電復(fù)位還是RST引腳復(fù)位時，均被還原為原始值（又稱復(fù)位值），如表2所列。

表2 片內(nèi)可改寫存儲器空間復(fù)位情況

　　對于那些僅增設(shè)了一個復(fù)位標志位（技術(shù)手冊中記作POF）的較新型單片機（如AT89S51/52、AT89S8252、AT89C53、AT89C55WD、AT89C51RC和P89C51X2/52X2/54X2/58X2等型號），也恰好不再需要這里所設(shè)置的POR標志位了。