高精度直流微電阻測試儀的研究與開發(fā)-----軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.9軟件方面的可靠性設(shè)計(jì)

在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，還要進(jìn)行軟件抗干擾的設(shè)計(jì)。

軟件方面的可靠性設(shè)計(jì)通常有以下幾種方法：

1.數(shù)字濾波

（1）算術(shù)平均法對某一點(diǎn)的數(shù)值連續(xù)多次采樣，取其算術(shù)平均值，這種方法可以減小系統(tǒng)的隨機(jī)干擾對數(shù)據(jù)采集的影響；

（2）比較取舍法對某一點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)采樣多次，剔除較大偏差；

（3）中值法對某一點(diǎn)數(shù)值連續(xù)采樣多次，依次排序，取其中間值作為采樣結(jié)果；

（4）一階遞推數(shù)字濾波法

這種方法是利用軟件完成Rc低通濾波器的算法，代替硬件實(shí)現(xiàn)Rc濾波.本系統(tǒng)在數(shù)字濾波方面采用了算術(shù)平均法，即對某一點(diǎn)的數(shù)值連續(xù)多次采樣并且剔除最大值和最小值，然后取其算術(shù)平均值，這種方法的好處就是取值能夠比較的符合實(shí)際電阻值，偏差較小，可以減小系統(tǒng)的隨機(jī)干擾對數(shù)據(jù)采集的影響和濾波方面的誤差。

2.設(shè)置軟件陷阱

當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后可能引起程序計(jì)數(shù)器PC值的改變，使系統(tǒng)程序沒有按照預(yù)定的順序執(zhí)行，而是執(zhí)行其他程序區(qū)的程序，或使PC值超出程序區(qū)，將非程序區(qū)的隨機(jī)數(shù)作為指令碼運(yùn)行，影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

為此，本系統(tǒng)也采用了設(shè)置軟件陷阱的方法來確保系統(tǒng)的軟件可靠性。在本軟件系統(tǒng)中，在非程序區(qū)安排指令強(qiáng)迫系統(tǒng)復(fù)位，不論P(yáng)C失控后飛到非程序區(qū)的哪個字節(jié)，都能使系統(tǒng)復(fù)位。

3.應(yīng)用“看門狗”技術(shù)

設(shè)置軟件陷阱能解決一部分程序失控的問題，但當(dāng)程序進(jìn)入某種非正常的死循環(huán)時，軟件陷阱可能不起作用。本軟件系統(tǒng)同時也設(shè)置了軟件“看門狗”，應(yīng)用“看門狗”技術(shù)能夠使程序從死循環(huán)中恢復(fù)到正常狀態(tài)，“看門狗”就是一個時間監(jiān)視器，軟時鐘是利用片內(nèi)定時/計(jì)數(shù)器，定時時間比正常執(zhí)行一次程序循環(huán)所需時間要長。

程序正常運(yùn)行未受干擾時，CPu每隔一段時間就對軟時鐘重置時間常數(shù)并使其復(fù)位，復(fù)位時間應(yīng)比設(shè)定的定時時間要短，使系統(tǒng)不受影響地正常工作。當(dāng)受到干擾使程序不能正常運(yùn)行陷入死循環(huán)時，因不能及時發(fā)出復(fù)位脈沖，軟時鐘運(yùn)行至既定的定時時間，軟時鐘可產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行相應(yīng)處理。

軟件“看門狗”應(yīng)用一個內(nèi)部定時器來定時，此時應(yīng)將它的溢出中斷設(shè)定為高級中斷。

啟動軟件“看門狗”以后，在系統(tǒng)運(yùn)行正常時，程序必須在定時器的定時間內(nèi)重新設(shè)定定時器的定時時間常數(shù)，從而使定時器不產(chǎn)生溢出中斷；當(dāng)程序陷入死循環(huán)后，不能在定時器的定時時間內(nèi)重新設(shè)其定時時間常數(shù)，使得定時器產(chǎn)生溢出中斷，程序通過執(zhí)行中斷處理而退出死循環(huán)。在中斷處理程序中要進(jìn)行錯誤處理并用軟件使系統(tǒng)復(fù)位。

在本系統(tǒng)中應(yīng)用了“看門狗”軟件，目的就是為了保證軟件運(yùn)行的可靠性，這也是眾多測試測量儀器所通用的防止系統(tǒng)出現(xiàn)非正常死循環(huán)時的方法。