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單片機軟件抗干擾技術都有哪些
電子儀器設備的抗攪擾技術是一門博大精深的領域。大部分的電子設備地點的作業環境往往比較惡劣，攪擾嚴重，這些攪擾會嚴重影響設備的正常作業，使其不能正常運行，比方空調就作業在高溫、大電流、強攪擾（電機）的環境下。因而，為了確保這些設備能在實際運用中可靠地作業，必需求縝密考慮和解決抗攪擾的問題。除了在硬件上考慮抗攪擾的問題，咱們也能夠在軟件上做一些抗攪擾的辦法，來進步體系的抗攪擾才干。下面簡略介紹了幾個抗攪擾的辦法，起一個拋磚引玉的效果，希望各位同事能夠在作業中加以運用和完善。
一、數字量輸入輸出中的軟件抗于擾
數字量輸入進程中的攪擾，其效果時刻較短，因而在收集數字信號時，可屢次重復收集，直到若干次采樣成果共同時才以為其有用。例如經過A/D轉化器丈量各種模擬量時，假如有攪擾效果于模擬信號上，就會使A/D轉化成果違背實在值。這時假如只采樣一次A/D轉化成果，就無法知道其是否實在可靠，而有必要進行屢次采樣，得到一個A/D轉化成果的數據系列，對這一系列數據再作各種數字濾波處理，最終才干得到一個可信度較高的成果值。假如對于同一個數據點經屢次采樣后得到的信號值變化不定，闡明此刻的攪擾特別嚴重，現已超出允許的范圍，應該當即中止采樣并給出報警信號。假如數字信號歸于開關量信號，如限位開關、操作按扭等，則不能用屢次采樣取平均值的辦法，而有必要每次采樣成果必須共同才行。這時可編寫一個采樣子程序，程序中設置有采樣成功和采樣失利標志，假如對同一開關量信號進行若干次采樣，其采樣成果完全共同，則成功標志置位；否則失利標志置位。后續程序可經過判別這些標志來決定程序的流向。
單片機操控的設備對外輸出的操控信號許多是以數字量的方式呈現的。單片機給出一個正確的數據后，由于外部攪擾的效果有可能使輸出設備得到一個被改變了的過錯數據，然后使輸出設備產生誤動作。對于數字量輸出軟件抗攪擾最有用的辦法是重復輸出同一個數據，重復周期應盡量短。這樣輸出設備在得到一個被攪擾的過錯信號后，還來不及反應，一個正確的信號又來到了，然后能夠避免誤動作的產生。
在程序結構上，可將輸出進程安排在監控循環中。循環周期獲得盡可能短，就能有用地避免輸出設備的過錯動作。需求留意的是。經過這種安排后輸出功用是作為一個完好的模塊來履行的，與這種重復輸出辦法相對應。軟件規劃中還有必要為各個外部輸出設備樹立一個輸出暫存單元，每次將應輸出的成果存入暫存單元中，然后再調用輸出功用模塊將各暫存單元的數據逐個輸出，不管該數據是剛送來的，仍是曾經就有的。這樣能夠讓每個外部設備不斷得到操控數據，然后使攪擾形成的過錯狀況不能得以維持。在履行輸出功用模塊時，應將有關輸出接口芯片的初始狀況也同時從頭設置。因為由于攪擾的效果可能使這些芯片的作業方式操控字產生變化，而不能實現正確的輸出功用，從頭設置操控字就能避免這種過錯．確保輸出功用的正確實現。
二、程序履行進程中的軟件抗于擾
前面述及的是針對輸入輸出通道而言的，攪擾信號還未效果到CPU自身，CPU還能正確地履行各種抗攪擾程序。假如攪擾信號現現已過某種途徑效果到了CPU上，則CPU就不能按正常狀況履行程序，然后引起紊亂，這便是一般所說的程序“跑飛”。程序“跑飛”后使其康復正常的一個最簡略的辦法是使CPU復位，讓程序從頭開始從頭運行。許多單片機操控的設備中都有設置人工復位電路。人工復位一般是在整個體系現已完全癱瘓，無計可施的情況下才不得已而為之的。因而在進行軟件規劃時就要考慮到萬一程序“跑飛”，應讓其能夠自動康復到正常狀況下運行。
程序“跑飛”后往往將一些操作數當作指令碼來履行，然后引起整個程序的紊亂。采用“指令冗余”是使“跑飛”的程序康復正常的一種辦法。所謂“指令冗余”，便是在一些關鍵的當地人為地刺進一些單字節的空操作指令NOP。當程序“跑飛”到某條單字節指令上時，就不會產生將操作數當成指令來履行的過錯。對于MCS51單片機來說，一切的指令都不會超過3個字節，因而在某條指令前面刺進兩條NOP指令，則該條指令就不會被前面沖下來的失控程序拆散，而會得到完好的履行，然后使程序從頭歸入正常軌道。一般是在一些對程序的流向起關鍵效果的指令前面刺進兩條NOP指令。應該留意的是在一個程序中“指令冗余”不能運用過多，否則會降低程序的履行效率。
采用“指令冗余”使“跑飛”的程序康復正常是有條件的，首要“跑飛”的程序有必要落到程序區，其次有必要履行到所設置的冗余指令。假如“跑飛”的程序落到非程序區（如 EPROM中未用完的空間或某些數據表格等），或在履行到冗余指令之前現已形成了一個死循環，則“指令冗余”辦法就不能使“跑飛”的程序康復正常了。這時能夠采用另一種軟件抗攪擾辦法，即腸胃“軟件圈套”。“軟件圈套”是一條引導指令，強即將捕獲的程序引向一個指定的地址，在那里有一段專門處理過錯的程序。假定這段處理過錯的程序入口地址為ERR，則下面三條指令即組成一個“軟件圈套”：
NOP
NOP
JR ERR
假如“跑飛”的程序落到一個暫時構成的死循環中時，冗余指令和軟件圈套都將無能為力。這時能夠采用人工復位的辦法使體系康復正常，實際上能夠規劃一種仿照人工監測的“程序運行監視器”，俗稱“看門狗”（WATCHDOG）。
WATCHDOG有如下特征：
（1）自身能獨立作業，基本上不依賴于 CPU。CPU只在一個固定的時刻間隔內與之打一次交道，標明整個體系“現在尚屬正?！薄?/span>
（2）當CPU落入死循環之后，能及時發現并使整個體系復位。
現在有許多單片機在內部現已集成了片內的硬件WATCHDOG電路，運用起來更為方便。也能夠用軟件程序來形成WATCHDOG。例如能夠采用單片機一個多于不必的定時器來形成10ms的軟件WATCHDOG。軟件WATCHDOG啟動后，體系作業程序有必要每隔小于10ms的時刻從頭設置定時器的計數初值。假如程序“跑飛”后履行不到這條指令，則在10ms之內即會產生一次定時器溢出中止，則定時器中止程序就能夠處理體系“意外”的情況。
采用軟件WATCHDOG有一個弱點，便是假如“跑飛”的程序使某些操作數變形成為了修改定時器功用的指令，則履行這種指令后軟件WATCHDOG就會失效。因而軟件WATCHDOG的可靠性不如硬件高。