51单片机应用系统软件抗干扰初探.pdf

185thissue 第7期总第185期 内蒙古科技与经济 No．7，the 2009年4月 Inner Science MongoliaTechnologyEconomy Apr．2009 51单片机应用系统软件抗干扰初探 王 刚 (呼和浩特市委党校，内蒙古呼和浩特oi0010) 摘 要：文章主要从实际应用的角度阐述单片机系统软件抗于扰的具体实现方法。 关键词：单片机；软件}抗干扰；指令集 中图分类号：TP273文献标识码：A 随着单片机在各个领域应用愈来愈广泛，单片 NoP指令。这样即使跑飞程序飞到双字节指令和三 机应用系统的可靠性越来越成为人们关注的一个重 字节指令操作数上，由于空操作指令NoP的存在， 要课题。单片机应用系统的可靠性是由多种因素决 避免了后面的指令被错误地执行，为程序纳入正轨 定的，其中系统的抗干扰能力是系统可靠性的重要 做好准备。此外，对系统流向起重要作用的指令，如 指标。由于51系列单片机的指令系统是复杂指令集 结构，致使其抗干扰性能不高，尤其用在工业控制的 令之前插入两条NOP指令，可将跑飞程序纳入正 场合，如果不增加额外的抗干扰措施，甚至无法正常 轨，以确保这些重要指令的执行。 工作。要提高单片机系统的抗干扰性能无非是从硬 指令冗余只能使CPU不再将操作数当作操作 件和软件两个方面加以考虑。硬件系统是单片机系 码错误地执行，却不能主动地将程序的错误执行方 统稳定工作的根本，经常采用的方法有：改善系统的 向扭转过来，要想纠正程序的错误执行方向，就需要 布局、布线；采用光电耦合器以提高强电与弱电的隔 下面的技术。 离度；在电源变压器的初级增加滤波器；增加“硬件 1．2软件“看门狗”技术 看门狗”等等。硬件抗干扰设计的缺点是增加了系统 跑飞的程序在执行一些错误操作之后，经常会 的复杂性，提高了硬件成本。而软件抗干扰设计在不 进入“死循环”，也就是常说的“死机”。通常采用“看 增加系统复杂性，不提高硬件成本的前提下，同样可 门狗”技术使程序脱离“死循环”，“看门狗”技术可由 以在很大程度上提高系统的稳定性。 硬件实现，也可由软件实现。硬件“看门狗”技术这里 51系列单片机的指令包括单字节、双字节和三 不再赘述，软件“看门狗”技术的原理是通过不断检 字节指令，双字节和三字节指令包含操作码和操作 测程序循环运行时间，若发现程序循环时间超过最 数两部分。当单片机受到严重干扰时，程序计数器 大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，需要进 PC因干扰而改变，程序便脱离正常轨道“乱飞”，如 行出错处理。 果“飞”到单字节指令或双字节、三字节指令的操作 在实际应用中，通常用定时中断服务程序定时 码上，此时程序将沿错误的轨道执行而出错．称这种 地检查主程序的运行情况。例如，在RAM区选择一 “跑飞”为“第一类跑飞”。当“飞”到某双字节或三字 个字节作为软件看门狗寄存器，主程序每循环一次 节指令的操作数上，误将操作数当作操作码而执行， 将该寄存器加1，定时器TO的中断服务程序每中断 程序将出现严重错误，称这种“跑飞”为“第二类跑 一次将该寄存器减1并检查一次，如果程序执行正 飞”。无论是前一种情况还是后一种情况，“跑飞”的 常，看门狗寄存器不会改变或改变不大，如果看门狗 程序执行结果将是无法预料的。“第一类跑飞”在执 寄存器发生了改变或改变很大，则说明系统陷入“死