單片機系統(tǒng)軟件抗干擾策略在通信電源中的應(yīng)用
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
單片機構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化裝置、生產(chǎn)過程控制和儀器儀表等各個領(lǐng)域。單片機應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境時，工作場所不僅有弱電設(shè)備，而且有更多的強電設(shè)備；不僅有數(shù)字電路，而且有許多模擬電路，形成一個強電與弱電、數(shù)字與模擬共存的局面。高速變化的數(shù)字信號有可能形成對模擬信號的干擾。此外，在一些強電設(shè)備，如：通信電源中往往還有電感、電容等儲能元件，當電壓、電流發(fā)生劇烈變化時就會形成瞬變噪聲干擾。瞬變噪聲頻譜寬、能量大，對電子器件的危害很大，也是導(dǎo)致設(shè)備故障停機的主要原因。
由于單片機應(yīng)用環(huán)境往往比較惡劣，干擾嚴重，這就要求單片機應(yīng)用系統(tǒng)既有較強的抗干擾能力。盡管我們采取了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，且具有很大的隨機性，難免保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此，通常在硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上，采用軟件抗干擾技術(shù)加以補充，作為硬件措施的輔助手段。
2 干擾信號對單片機各部分的影響
單片機屬于數(shù)字系統(tǒng)，各邏輯部分都有相應(yīng)的閾電平和噪聲容限，外來噪聲只要不超過邏輯元件的容限值，系統(tǒng)就能正常運行。然而一旦侵入系統(tǒng)的噪聲超過了容限，干擾就會被邏輯器件放大、整型，于是產(chǎn)生誤動作。假如干擾改變了觸發(fā)器或存儲器的信息，即便干擾消除了，系統(tǒng)也無法恢復(fù)正常運行。
?。?）運算部件和控制器
CPU屬高速數(shù)字器件，其中容易受到干擾的有運算部件和控制器。運算部件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的各種運算、處理和傳送操作，而控制器時單片機的神經(jīng)中樞。噪聲的存在有可能導(dǎo)致CPU錯誤地執(zhí)行指令、控制寄存器中的數(shù)據(jù)被改寫，從而產(chǎn)生誤動作或得到錯誤的結(jié)果，甚至引起系統(tǒng)癱瘓。
?。?）程序計數(shù)器PC
單片機系統(tǒng)受干擾后最典型的故障是程序計數(shù)器PC的狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致程序無法按正常的順序執(zhí)行，在地址空間內(nèi)“亂飛”，結(jié)果往往時陷入“死循環(huán)”。因此，程序計數(shù)器PC屬于重點防范對象，它出錯時必須盡可能早地發(fā)現(xiàn)并采取補救措施。
?。?）特殊功能寄存器SFR
SFR對CPU非常重要，它實質(zhì)上是一些具有特殊功能的RAM單元，包括各種I/O寄存器、片內(nèi)部件工作方式寄存器，以及堆棧指針、數(shù)據(jù)指針等。SFR傳遞數(shù)據(jù)的速率非常高，能夠與CPU的運行密切配合。若某個SFR被干擾信號改寫，則意味著程序運行結(jié)果異常，輕則改變單片機內(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)故障甚至安全事故。因此，對于與程序有關(guān)的SFR內(nèi)容必須提供及時有效的保護。
（4）各類存儲器MEMORY
單片機的存儲器包括片內(nèi)存儲器和片外擴展存儲器。其中，程序存儲器（EEPROM或EPROM或FLASH）的抗干擾性能最好，CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)RAM）抗干擾性能也較好，而片外擴展數(shù)據(jù)存儲器（片外RAM）的抗干擾性能就相對較差。因此，在干擾信號較強的環(huán)境中運行的單片機，其較持久和重要的數(shù)據(jù)應(yīng)當保存在片內(nèi)RAM中，在擴展RAM中只宜保存臨時數(shù)據(jù)，否則應(yīng)當采用軟件措施在應(yīng)用程序中進行數(shù)據(jù)恢復(fù)。
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