51系列单片机软件抗干扰设计方法.docVIP

51系列单片机软件抗干扰设计方法摘要：软件可靠性设计越来越引起人们的重视，软件抗干扰不仅设计灵活,节省硬件资源,并且具有高可靠性,文章从软件测试的角度阐述了51系列单片机软件抗干扰设计技术和方法。 关键词：51系列单片机；软件抗干扰 中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)15-3725-03 The Software Anti-interference Design of MCS-51 LI Li (Software Test Center of Shanghai Academy of Spaceflight Technology, Shanghai 201109, China) Abstract: Today the technology of software reliability design have received more consideration. Software reliability design can not only save hardware resource but also provide high reliability. This article describe the technology of software reliability design from the point of software test view. Key words: MCS-51; software anti-interference 51系列单片机应用广泛，但由于指令系统是复杂指令集结构,致使其抗干扰性能不高，通常我们从硬件和软件两个方面开展单片机可靠性的设计。硬件抗干扰性设计复杂，且提高硬件成本，相对的，软件抗干扰性设计可以在不增加系统复杂性和硬件成本的基础上，也能做到大幅提高系统的稳定性[1]。 软件抗干扰的设计方法通常有：开机自检和初始化、软件陷阱、看门狗、关键信息三取二等等，这些设计能有效地防止程序走飞，或者在程序走飞后将程序拉回正常轨道。本文结合了作者在软件测试工作的经验和实例，讲述了51系列单片机软件的多种抗干扰设计方法及注意事项。 1抗干扰设计方法 1.1开机自检和初始化 开机自检和初始化是每个嵌入式软件上电运行的第一个抗干扰步骤，通常会有以下一些操作： 1）对程序ROM区的校验和； 2）对RAM区先写后读0xaa，0x55查看写入与读出的数是否一致； 3）检查I/O口； 4）检测其他接口电路，如扩展的EEPROM、A/ D转换电路等。 程序自检和初始化设计时需要注意的问题有： 1）自检错误时程序应给出错误提示； 2）对接口进行自检时，应设定响应时间限制，以保证在硬件无响应的情况下程序不会陷入死循环，会及时报错； 3）初始化时注意考虑对自检结果带来的影响。 这里对于第3点举例说明： 某软件要求程序的遥测下传数据中应包含当前工作状态、硬件故障等信息，该软件具有冷、热启动功能。程序实现：冷启动时对所有的内存进行了初始化，热启动时对遥测下传数据进行初始化。程序自检和初始化流程如图1所示。 从流程可以看出，自检工作在初始化之前进行，导致自检错误信息被初始化，即自检错误不会被遥测记录并发送。 由于程序自检一般不会出错，因此该错误一直潜伏在程序中，直至第三方测试时构造了自检错误的测试案例才被发现。从这个实例我们得出：软件的初始化内容要慎重处理，不能简单地直接初始化所有使用资源，要充分考虑自检操作使用资源的因素，并在设计时梳理全局资源，避免全局资源的使用冲突。 1.2软件陷阱 通常在程序存储器中未使用的EPROM空间填入空操作指令NOP ( 00H) ,最后再填入一条跳转指令,跳转到跑飞处理程序,或者直接填入指令LJMP 0000H (020000)。 软件陷阱的一般结构为: NOP NOP LJMP FLY ; FLY为跑飞处理程序 由于51单片机有两个中断优先级，为了防止软件在二级中断嵌套时走飞，由软件陷阱转入初始化程序时，要用两个中断返回语句清除二级中断服务状态标志，如以下代码所示： ERR:CLREA;关闭中断 …………;其余清端口操作 MOVDPTR,#ERR1 PUSHDPL PUSHDPH RETI ERR1:CLRA PUSHACC PUSHACC RETI;从地址0000H开始执行 在某软件的测试中，将程序PC指针拉飞后程序运行至跑飞处理程序，确没有正确复位，跑飞处理程序如下： ERR:CL