解決完各種干擾因素后，單片機(jī)系統(tǒng)如何恢復(fù)工作

一、系統(tǒng)的復(fù)位

前面列舉的各項(xiàng)措施只解決了如何發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)受到干擾和如何捕捉“跑飛”的程序，但僅此還不夠，還要能夠讓單片機(jī)根據(jù)被破壞的殘留信息自動(dòng)恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。硬件復(fù)位是使單片機(jī)重新恢復(fù)正常工作狀態(tài)的一個(gè)簡(jiǎn)單有效的方法。硬件復(fù)位后CPU被重新初始化，所有被激活的中斷標(biāo)志都被清除，程序從0000H地址重新開(kāi)始執(zhí)行。硬件復(fù)位又稱為“冷啟動(dòng)”，是將系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)全部作廢，重新進(jìn)行徹底的初始化來(lái)使系統(tǒng)的狀態(tài)得到恢復(fù)。用軟件抗干擾措施來(lái)使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，是對(duì)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行修復(fù)和有選擇地進(jìn)行部分初始化，這種操作又稱為“熱啟動(dòng)”。熱啟動(dòng)時(shí)首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件復(fù)位，也就是執(zhí)行一系列指令來(lái)使各種專用寄存器達(dá)到與硬件復(fù)位時(shí)同樣的狀態(tài)，這里需要注意的是還要清除中斷激活標(biāo)志。如用軟件WATCHDOG使系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，程序出錯(cuò)有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標(biāo)志已經(jīng)置位，它將阻止同級(jí)的中斷響應(yīng)，由于軟件WATCHDOG是高級(jí)中斷，故它將阻止所有的中斷響應(yīng)。由此可見(jiàn)清除中斷激活標(biāo)志的重要性。在所有的指令中，只有RETI指令能清除中斷激活標(biāo)志。前面提到的出錯(cuò)處理程序ERR主要是完成這一功能。這部分程序如下：

在這段程序中，用兩條RETI指令來(lái)代替兩條LJMP指令，從而清除了全部的中斷激活標(biāo)志。另外在66H、67H兩個(gè)單元中，存放一個(gè)特定數(shù)0AA55H作為“上電標(biāo)志”。系統(tǒng)在執(zhí)行復(fù)位操作時(shí)可以根據(jù)這一標(biāo)志來(lái)決定是進(jìn)行全面初始化，還是部分初始化。如前所述，熱啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行部分初始化，但如果干擾過(guò)于嚴(yán)重而使系統(tǒng)遭受的破壞太大，熱啟動(dòng)不能使系統(tǒng)得到正確的恢復(fù)時(shí)，則只有采取冷啟動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面初始化來(lái)使之恢復(fù)正常。系統(tǒng)采用啟動(dòng)方式的策略如圖9.13所示。

二、熱啟動(dòng)的過(guò)程

在進(jìn)行熱啟動(dòng)時(shí)，為使啟動(dòng)過(guò)程能順利進(jìn)行，首先關(guān)中斷并重新設(shè)置堆棧。即使系統(tǒng)復(fù)位的第一條指令為關(guān)中斷指令。因?yàn)闊釂?dòng)過(guò)程是由軟件復(fù)位(如軟件WATCHDOG等)引起的，這時(shí)中斷系統(tǒng)未被關(guān)閉，有些中斷請(qǐng)求允許正在排隊(duì)等待響應(yīng);再者，在熱啟動(dòng)過(guò)程中要執(zhí)行各種子程序，而子程序的工作需要堆棧的配合，在系統(tǒng)得到正確恢復(fù)之前堆棧指針的值是無(wú)法確定的，所以在正式恢復(fù)之前要先設(shè)置好棧底，即第二條指令應(yīng)為重新設(shè)置棧底指令。然后，將所有的I/O設(shè)備都設(shè)置成安全狀態(tài)，封鎖I/O操作，以免干擾造成的破壞進(jìn)一步擴(kuò)大。接著，根據(jù)系統(tǒng)中殘留的信息進(jìn)行恢復(fù)工作。系統(tǒng)遭受干擾后會(huì)使RAM中的信息受到不同程度的破壞，RAM中的信息有：系統(tǒng)的狀態(tài)信息，如各種軟件標(biāo)志，狀態(tài)變量等;預(yù)先設(shè)置的各種參數(shù);臨時(shí)采集的數(shù)據(jù)或程序運(yùn)行中產(chǎn)生的暫時(shí)數(shù)據(jù)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)實(shí)際上就是恢復(fù)各種關(guān)鍵的狀態(tài)信息和重要的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)盡可能地糾正因干擾而造成的錯(cuò)誤信息，對(duì)于那些臨時(shí)數(shù)據(jù)則沒(méi)有必要進(jìn)行恢復(fù)。在恢復(fù)了關(guān)鍵的信息之后，還要對(duì)各種外圍芯片重新寫入它們的命令控制字，必要時(shí)還需要補(bǔ)充一些新的信息，才能使系統(tǒng)重新進(jìn)入工作循環(huán)。

三、系統(tǒng)信息的恢復(fù)

系統(tǒng)中的信息是以代碼形式存放在RAM中的，為了使這些信息在受到破壞后能得到正確的恢復(fù)，存放系統(tǒng)信息時(shí)應(yīng)該采取代碼冗余措施。下面介紹一種三重冗余編碼，它是將每個(gè)重要的系統(tǒng)信息重復(fù)存放在三個(gè)互不相關(guān)的地址單元中，建立雙重?cái)?shù)碼備份。當(dāng)系統(tǒng)受到干擾后，就可以根據(jù)這些備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)信息的恢復(fù)。這三個(gè)地址應(yīng)盡可能地獨(dú)立，如果采用了片外的RAM，則應(yīng)在片外RAM中對(duì)重要的系統(tǒng)信息進(jìn)行雙重?cái)?shù)據(jù)備份。片外RAM中的信息只有MOVX指令才能對(duì)它進(jìn)行修改，而能夠修改片內(nèi)RAM中信息的指令則多得多，因此在片外RAM中進(jìn)行雙重?cái)?shù)據(jù)備份是十分必要的。通常將片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)供程序使用以提高程序的執(zhí)行效率，當(dāng)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行修改時(shí)應(yīng)將片外RAM中的備份數(shù)據(jù)作同樣的修改。在對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，通常采用圖9.14所示的三中取二的表決流程。

首先將要恢復(fù)的單字節(jié)信息及它的兩個(gè)備份信息分別存放到工作寄存器R2、R3和R4中，再調(diào)用表決子程序。子程序出口時(shí)，若F0=0，表示表決成功，即三個(gè)數(shù)據(jù)中有兩個(gè)是相同的;若F0=1，表示表決失敗，即三個(gè)數(shù)據(jù)互不相同。表決結(jié)果存放在累加器A中，程序如下：

對(duì)于雙字節(jié)數(shù)據(jù)，表決前將三份數(shù)據(jù)分別存入R2R3、R4R5、R6R7中，表決成功后，結(jié)果在R2R3中。程序如下：

所有重要的系統(tǒng)信息都要一一進(jìn)行表決，對(duì)于表決成功的信息應(yīng)將表決結(jié)果再寫回到原來(lái)的地方，以進(jìn)行統(tǒng)一;對(duì)于表決失敗的信息要進(jìn)行登記。全部表決結(jié)束后再檢查登記，如果全部成功，系統(tǒng)將得到滿意的恢復(fù)。如果有失敗信息，則將根據(jù)該失敗信息的特征采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，如從現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)來(lái)幫助判斷，或按該信息的初始值處理，其目的都是使系統(tǒng)得到盡可能的恢復(fù)。