智能接觸器可靠性設(shè)計的軟件實現(xiàn)方法(06-100)

　　·對表格使用軟件陷阱

　　單片機表格有兩類：一類是數(shù)據(jù)表格供“MOVC A，＠Ａ+PC”或“MOVE A，＠A+DPTR”兩類指令使用，它的內(nèi)容完全不是指令，僅僅是指令所使用的數(shù)據(jù)，可以不按排陷阱。另一類是散轉(zhuǎn)表格供“JMP ＠A+DPTR” 指令使用，其內(nèi)容為一系列三字節(jié)指令LJMP或兩字節(jié)指令A(yù)JMP，單片機對此類表格可以在最后安排五字節(jié)的陷阱。

　　·對程序區(qū)設(shè)置軟件陷阱

　　當(dāng)程序運行到含有LJMP、SJMP、AJMP、RET、RETI、ACALL、LCALL等指令則會發(fā)生跳轉(zhuǎn)，即正常執(zhí)行的程序運行到此類指令便不會繼續(xù)往下執(zhí)行(程序斷裂點)，PC的值將出現(xiàn)正常轉(zhuǎn)移。如果干擾使彈飛來的程序剛好落到斷裂點的操作數(shù)上或斷裂點下一條指令的操作數(shù)上時，則程序就會越過斷裂點，繼續(xù)往前沖，應(yīng)用軟件必然出錯。所以，在程序斷裂點處設(shè)置軟件陷阱可有效地捕獲因干擾引起的跨斷點彈飛，而不會影響正常執(zhí)行的程序流程。

　　軟件看門狗

　　當(dāng)程序受干擾，彈飛到一個臨時構(gòu)成的死循環(huán)中，軟件陷阱就無能為力了。此時，系統(tǒng)將面臨著完全癱瘓。而軟件看門狗(SWD)法可以成功地解決此類問題。軟件看門狗實質(zhì)上是一種監(jiān)控定時器，它具有以下特征：

　　·本身能獨立工作，基本上不依賴于CPU。

　　·CPU在一個固定的時間間隔與該系統(tǒng)打一次交道，以表明系統(tǒng)目前尚正常。

　　·當(dāng)CPU陷入死循環(huán)后，能及時發(fā)覺并使系統(tǒng)復(fù)位。

　　軟件看門狗(SWD)技術(shù)具體實現(xiàn)方法如下：

　　首先，在初始化程序中設(shè)置Ti的工作方式，并啟動其中斷和計數(shù)功能。其次,計算各條指令執(zhí)行時所耗時間，以適當(dāng)?shù)拈g隔設(shè)置Ti的初值。最后，設(shè)計Ti溢出所對應(yīng)的中斷子程序。此子程序只有一條指令，即在Ti對應(yīng)的中斷向量地址(000BH)寫入無條件轉(zhuǎn)移指令，把PC拖回整個程序的第一行，對單片機重新進(jìn)行初始化，并獲得正確執(zhí)行順序。
　　
　　控制器中的軟件冗余技術(shù)

　　“冗余設(shè)計”原是系統(tǒng)可靠性設(shè)計的一種技術(shù)，常用于系統(tǒng)工程設(shè)計上。在零侵蝕接觸器的控制器軟件容錯模塊設(shè)計中，筆者充分利用冗余設(shè)計思想，有效的解決許多難點問題。軟件冗余模塊，可分為兩類，其一是，“工作冗余軟件模塊”，它利用冗余資源(CPU時間，RAM空間)把干擾的后果“屏蔽”掉，而不改變現(xiàn)行監(jiān)控程序的進(jìn)程；其二是“備用冗余軟件模塊”，它在發(fā)現(xiàn)特定的隨機干擾后，通過中斷程序，調(diào)用對應(yīng)的軟件模塊，恢復(fù)或重構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。然后，再返回現(xiàn)行監(jiān)控程序。

　　下面，簡單介紹筆者在零侵蝕接觸器的控制器應(yīng)用軟件開發(fā)中，常使用的幾種軟件冗余設(shè)計技巧。