單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件抗干擾措施

丁禮磊

摘要：技術(shù)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在事物的更新上，更體現(xiàn)在老事物的創(chuàng)新上，其中最為明顯的就是大小個(gè)頭的改變。的確，高新技術(shù)產(chǎn)品體積越來越小，操作越來越簡便，性能越來越好。究其原因大多數(shù)原因是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的發(fā)展。但是通過我們的研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的抗干擾技術(shù)還是有待提高的，那么我們具體應(yīng)該如何去實(shí)現(xiàn)呢？下面就讓我們簡要的來了解一下吧。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；定義構(gòu)造；抗干擾

中圖分類號：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）03-0237-01

單片機(jī)是什么？它主要運(yùn)用于什么方向？對于專業(yè)人士而言很簡單，但是對于社會大眾而言確實(shí)有一定的難度呢？下面我們就從這些最基本的定義入手來展開對全文的思考。

1 單片機(jī)的定義及構(gòu)造

單片機(jī)，其實(shí)就是一種集成電路芯片，小小的體積，卻起到主導(dǎo)作用，其作用可以說能夠抵到一臺計(jì)算機(jī)的作用。其基本結(jié)構(gòu)包含了運(yùn)算器（主要功能是執(zhí)行各種算數(shù)運(yùn)算以及邏輯運(yùn)算和邏輯測試）、控制器以及主要存儲器。而它之所以體積小，主要是因?yàn)樗捎昧藟嚎s技術(shù)，將所有程序通過集成電路刻在一個(gè)小小的芯片上，以實(shí)現(xiàn)其主要作用。

2 單片機(jī)的應(yīng)用

在之前的介紹中，我們了解到單片機(jī)是一種集成電路芯片，那么就這一個(gè)小小的芯片又有怎樣的作用呢？它主要應(yīng)用于哪些行業(yè)領(lǐng)域呢？其實(shí)它與我們的生活是息息相關(guān)的，隨處可見，就拿最普遍的全自動洗衣機(jī)來說就有它的身影。

3 軟件抗干擾技術(shù)

通過我們的調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)單機(jī)片的抗干擾措施主要包含硬件抗干擾措施和軟件抗干擾措施兩種。對于單片機(jī)的干擾，最為常見的就是噪音等周圍環(huán)境的干擾、磁場的干擾、以及系統(tǒng)自身操作和程序的干擾。軟件抗干擾的具體措施[1]。

3.1 軟件冗余技術(shù)

MCS-51所有指令都不超過三個(gè)字節(jié)，且多為單字節(jié)指令，指令由操作碼和操作數(shù)組成，操作碼指明CPU完成什么樣的操作，單字節(jié)指令僅有操作碼，隱含操作數(shù)。CPU受到干擾后，PC內(nèi)容發(fā)生變化，當(dāng)程序彈飛到某一單字節(jié)指令時(shí)，便自動納入正規(guī)。當(dāng)跑飛到某一雙字節(jié)或三字節(jié)指令時(shí)，若恰恰在取指令時(shí)刻落到其操作數(shù)上，CPU就將操作數(shù)當(dāng)作操作碼來執(zhí)行，引起程序混亂。因此軟件設(shè)計(jì)應(yīng)多采用單字節(jié)指令，并在關(guān)鍵的地方人為的插入一些單字節(jié)指令NOP，或?qū)⒂行У膯巫止?jié)指令重寫，這稱作指令冗余。在實(shí)際軟件設(shè)計(jì)中，往往在雙字節(jié)和三字節(jié)指令之后插入兩個(gè)NOP指令，可以保證程序跑飛后其后面的指令不會拆散，后面的程序可以正常運(yùn)行。在那些對程序流向起決定作用的指令，如RET、RETI、ACALL、LJMP、JZ、JNC等之前也插入2條NOP指令，可保證跑飛的程序迅速進(jìn)入正確的控制軌道。

3.2 軟件陷阱技術(shù)

一般而言，軟件冗余技術(shù)適用于干擾后PC指向不正確的程序區(qū)，當(dāng)跑飛程序進(jìn)入非程序區(qū)時(shí)，我們應(yīng)該采取怎樣的措施呢？軟件陷阱技術(shù)就是一個(gè)很好的選擇，下面就讓我們具體的來了解一下。

（1）未使用的中斷向量區(qū)。在中斷向量區(qū)使用陷阱技術(shù)可以在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)中斷信號所在區(qū)域，通過數(shù)據(jù)感應(yīng)顯示就可以在最短的時(shí)間里解決問題了。（2）未使用的EPROM區(qū)。假設(shè)使用了一片2764，但程序并沒有用完這個(gè)2764區(qū)域，這些非程序區(qū)可以用0000020000數(shù)據(jù)填滿，020000是指令LJMP 0000H的機(jī)器碼，當(dāng)跑飛程序進(jìn)入此區(qū)后，便會迅速自動進(jìn)入正確軌道。（3）數(shù)據(jù)表格區(qū)。我們都知道，表格的使用是比較頻繁的，表格與內(nèi)容是一一對應(yīng)的關(guān)系，但是龐大的表格系統(tǒng)如果哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題我們是比較難找出來的，而陷阱技術(shù)的運(yùn)用就可以更好的改變這一狀況，對癥下藥。（4）程序區(qū)。程序區(qū)可以說是問題的高危階段，一旦發(fā)現(xiàn)問題也是致命性的，所以我們要采用該項(xiàng)技術(shù)，并且是廣泛的運(yùn)用，但也不能設(shè)置太多，一般每1K字節(jié)有幾個(gè)陷阱就夠了。（5）非EPROM芯片空間。MCS-51有64K程序系統(tǒng)空間，一般除了EPROM芯片占用的地址外，還剩余大片未編程的EPROM空間。當(dāng)PC跑飛進(jìn)入這些空間時(shí)，讀入數(shù)據(jù)為0FFH，對51系列而言，相當(dāng)于指令MOV R7，A，將修改R7的內(nèi)容。當(dāng)CPU讀程序存儲器時(shí)，會產(chǎn)生一個(gè)PSEN的低電平信號，可利用該信號和EPROM的地址譯碼信號產(chǎn)生選通信號，引起一個(gè)空閑的中斷，在中斷服務(wù)程序中設(shè)置軟件陷阱，將跑飛程序拉入正規(guī)。

3.3 看門狗技術(shù)

顧名思義就是實(shí)時(shí)監(jiān)控，而這一技術(shù)無論是在硬件抗干擾中還是軟件抗干擾的技術(shù)中都是有所運(yùn)用的，但是最優(yōu)的選擇就是軟件與硬件同時(shí)運(yùn)用，這樣就可以做到一個(gè)全方位的監(jiān)控與控制干擾的散播與影響。

4 結(jié)語

綜上所述，我們對單片機(jī)的抗干擾技術(shù)又有了一個(gè)初步的了解，相信這對于單片機(jī)的發(fā)展會有一定的幫助的，同時(shí)如果在實(shí)際的操作過程之中我們可以克服干擾因素，將以上技術(shù)落實(shí)到行動中的話，就一定可以提供單片機(jī)的性能的。但是，我們還需要不斷的創(chuàng)新發(fā)展，以追求真正的發(fā)展進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]孫傳友.測控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.