單片機系統(tǒng)軟件抗干擾方法
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“看門狗”技術可由硬件實現(xiàn)，也可由軟件實現(xiàn)。 在工業(yè)應用中，嚴重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關閉中斷。則系統(tǒng)無法定時“喂狗”，硬件看門狗電路失效。而軟件看門狗可有效地解決這類問題。
筆者在實際應用中，采用環(huán)形中斷監(jiān)視系統(tǒng)。用定時器T0監(jiān)視定時器T1，用定時器T1監(jiān)視主程序，主程序監(jiān)視定時器T0。采用這種環(huán)形結構的軟件“看門狗”具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。對于需經常使用T1定時器進行串口通訊的測控系統(tǒng)，則定時器T1不能進行中斷，可改由串口中斷進行監(jiān)控（如果用的是MCS-52系列單片機，也可用T2代替T1進行監(jiān)視）。這種軟件“看門狗”監(jiān)視原理是：在主程序、T0中斷服務程序、T1中斷服務程序中各設一運行觀測變量，假設為MWatch、T0Watch 、T1Watch,主程序每循環(huán)一次，MWatch加１，同樣T0、T1中斷服務程序執(zhí)行一次，T0Watch、 T1Watch加１。在T0中斷服務程序中通過檢測T1Watch的變化情況判定T1運行是否正常，在T1中斷服務程序中檢測MWatch的變化情況判定主程序是否正常運行，在主程序中通過檢測T0Watch的變化情況判別T0是否正常工作。若檢測到某觀測變量變化不正常，比如應當加1而未加1，則轉到出錯處理程序作排除故障處理。當然，對主程序最大循環(huán)周期、定時器T0和T1定時周期應予以全盤合理考慮。限于篇幅不贅述。
2 系統(tǒng)故障處理、自恢復程序的設計
單片機系統(tǒng)因干擾復位或掉電后復位均屬非正常復位，應進行故障診斷并能自動恢復非正常復位前的狀態(tài)。
2.1 非正常復位的識別
程序的執(zhí)行總是從0000H開始，導致程序從 0000H開始執(zhí)行有四種可能：一、系統(tǒng)開機上電復位；二、軟件故障復位；三、看門狗超時未喂狗硬件復位； 四、任務正在執(zhí)行中掉電后來電復位。四種情況中除第一種情況外均屬非正常復位，需加以識別。
2.1.1 硬件復位與軟件復位的識別
此處硬件復位指開機復位與看門狗復位，硬件復位對寄存器有影響，如復位后PC=0000H， SP＝07H，PSW＝00H等。而軟件復位則對SP、SPW無影響。故對于微機測控系統(tǒng)，當程序正常運行時，將SP設置地址大于07H，或者將PSW的第5位用戶標志位在系統(tǒng)正常運行時設為1。那么系統(tǒng)復位時只需檢測PSW.5標志位或SP值便可判此是否硬件復位。圖1是采用PSW.5作上電標志位判別硬、軟件復位的程序流程圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/173467.htm
圖1 硬、軟件復位識別流程圖
此外，由于硬件復位時片內RAM狀態(tài)是隨機的，而軟件復位片內RAM則可保持復位前狀態(tài)，因此可選取片內某一個或兩個單元作為上電標志。設 40H用來做上電標志，上電標志字為78H，若系統(tǒng)復位后40H單元內容不等于78H，則認為是硬件復位，否則認為是軟件復位，轉向出錯處理。若用兩個單元作上電標志，則這種判別方法的可靠性更高。
2.1.2 開機復位與看門狗故障復位的識別
開機復位與看門狗故障復位因同屬硬件復位， 所以要想予以正確識別，一般要借助非易失性RAM或者EEROM。當系統(tǒng)正常運行時，設置一可掉電保護的觀測單元。當系統(tǒng)正常運行時，在定時喂狗的中斷服務程序中使該觀測單元保持正常值（設為 AAH），而在主程中將該單元清零，因觀測單元掉電可保護，則開機時通過檢測該單元是否為正常值可判斷是否看門狗復位。
2.1.3 正常開機復位與非正常開機復位的識別
識別測控系統(tǒng)中因意外情況如系統(tǒng)掉電等情況引起的開機復位與正常開機復位，對于過程控制系統(tǒng)尤為重要。如某以時間為控制標準的測控系統(tǒng)，完成一次測控任務需1小時。在已執(zhí)行測控50分鐘的情況下，系統(tǒng)電壓異常引起復位，此時若系統(tǒng)復位后又從頭開始進行測控則會造成不必要的時間消耗。因此可通過一監(jiān)測單元對當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)、系統(tǒng)時間予以監(jiān)控，將控制過程分解為若干步或若干時間段，每執(zhí)行完一步或每運行一個時間段則對監(jiān)測單元置為關機允許值，不同的任務或任務的不同階段有不同的值，若系統(tǒng)正在進行測控任務或正在執(zhí)某時間段，則將監(jiān)測單元置為非正常關機值。那么系統(tǒng)復位后可據(jù)此單元判系統(tǒng)原來的運行狀態(tài)，并跳到出錯處理程序中恢復系統(tǒng)原運行狀態(tài)。
2.2 非正常復位后系統(tǒng)自恢復運行的程序設計
對順序要求嚴格的一些過程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)非正常復位否，一般都要求從失控的那一個模塊或任務恢復運行。所以測控系統(tǒng)要作好重要數(shù)據(jù)單元、參數(shù)的備份，如系統(tǒng)運行狀態(tài)、系統(tǒng)的進程值、當前輸入、輸出的值，當前時鐘值、觀測單元值等，這些數(shù)據(jù)既要定時備份，同時若有修改也應立即予以備份。
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