MCS51系列單片機(jī)軟件抗干擾技術(shù)中的誤區(qū)

摘要：文章指出了一種廣泛流傳的誤解：在mcs-51系列單片機(jī)中，只要用指令使程序從起始地址開始執(zhí)行，就可以復(fù)位單片機(jī)，擺脫干擾。通過一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，揭示了軟件復(fù)位的可靠方法。 　　有的單片機(jī)（如8098）有專門的復(fù)位指令，某些增強(qiáng)型mcs-51系統(tǒng)單片機(jī)雖然沒有復(fù)位指令，但片內(nèi)集成了watchdog電路，故抗干擾也不成問題。而普及型mcs-51系列單片機(jī)（如8031和8032）既然無復(fù)位指令，又不帶硬件watchdos，如果沒有外接硬件watchdog電路，就必須采用軟件抗干擾技術(shù)。常用的軟件抗干擾技術(shù)有：軟件陷阱、指令冗余、軟件watchdog等，它們的作用是在系統(tǒng)受干擾時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，再用軟件的方法使系統(tǒng)復(fù)位。所謂軟件復(fù)位就是用一系列指令來模仿復(fù)位操作，這就是mcs-51系列單片機(jī)所特有的軟件復(fù)位技術(shù)。 　　現(xiàn)用一簡單的實(shí)驗(yàn)說明，實(shí)驗(yàn)電路如附圖所示。接于仿真插座p1.0的發(fā)光二極管led0用來表示主程序的工作情況，接于p1。1的發(fā)光二極管led1用于表示低級中斷子程序的工作情況，接于p1。2的發(fā)光二極管led2用來表示高級中斷子程序的工作情況，接于p3。2口的按鈕用來設(shè)立干擾標(biāo)志，程序檢測到干擾標(biāo)志后故意進(jìn)入死循環(huán)或掉進(jìn)陷井，模仿受干擾的情況，從而檢驗(yàn)各種復(fù)位方法的實(shí)際效果。寮驗(yàn)初始化程序如下： org 0000h
stat: ljmp main 復(fù)位入口地址
ljmp px0 按鈕中斷向量（低級中斷）
org 000bh
ljmp pt0 t0中斷向量（低級中斷）
org 001bh
ljmp pt1 t1中斷向量（高級中斷）
org 0030h
main：
clr ea
mov sp，#7
mov p1，#0ffh
mov p3，#0ffh
mov tmod，#11h
clr 00h 干擾標(biāo)志初始化
setb et0
setb et1
setb ex0
setb pt1
setb tr0
setb tr1
setb ea
loop: cpl p1.0 主程序發(fā)光二極管led閃爍
mov r6,#80h
mov r7,#0
tt1:
djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
sjmp loop
px0:
setb 00h 設(shè)立干擾標(biāo)志，模擬發(fā)生干擾
pt0: cpl p1.1 低級中斷程序發(fā)光二極管led1閃爍
reti
pt1: cpl p1.2 高級中斷程序發(fā)光二極管led2閃爍
reti
end 　　實(shí)驗(yàn)步驟如下： 　　1． 按上述程序啟動執(zhí)行，三個(gè)發(fā)光二極管都應(yīng)閃爍（否則應(yīng)先排除故障），表示主程序和各中斷子程序正常。因模擬干擾標(biāo)志未加檢測，故不受按鈕影響。 　　2． 修改主程序如下，按下按鈕后主程序即掉入死循環(huán)中。
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
jnb 00h,loop 受干擾否？
stop： ljmp stop 掉入死循環(huán)。
　　這時(shí)可以看到，主程序停止工作（led0停止閃爍），而兩個(gè)中斷子程序繼續(xù)運(yùn)行（led1和led2繼續(xù)閃爍）。 　　3． 將定時(shí)器t1妝作軟件watchdog，將30h單元用作軟件watchdog計(jì)數(shù)器。主程序中加入一條復(fù)位軟件watchdog的指令。 loop: cpl p1.0
mov 30h,#0 復(fù)位軟件watchdog計(jì)數(shù)器
loop: cpl p1.0
mov r6,#80h
mov r7,#0h
tt1: djnz r7,tt1
djnz r6,tt1
jnb 00h,loop 受干擾否？
stop： ljmp stop 掉入死循環(huán)。 　　t1中斷子程序修改如下：

pt1: cpl p1.2 高級中斷程序發(fā)光二極管閃爍
inc 30h
mov a,30h
add a,#0fdh
jc err 達(dá)到3次否？
reti
err: ljmp stat 軟件watchdog動作 　　當(dāng)按下按鈕前，程序正常運(yùn)行（三個(gè)led全閃）。按下按鈕后，主程序能迅速恢復(fù)工作，但兩個(gè)中斷子程序被封鎖，不再工作。過程如下：主程序檢測到干擾后進(jìn)入死循環(huán)，不能執(zhí)行復(fù)位30h單元的操作，t1中斷使30h不斷增值，計(jì)數(shù)到3時(shí)，軟件watchdog執(zhí)行動作，執(zhí)行一條ljmp指令，使程序從頭執(zhí)行。main過程中清除了干擾標(biāo)志（表示干擾已經(jīng)過去），使主程序迅速恢復(fù)工作。按理說main過程中也重新設(shè)定了各個(gè)中斷，并開放了它們，為什么中斷不能恢復(fù)工作呢？這是因?yàn)橹袛嗉せ顦?biāo)志的復(fù)位工作被遺忘了，因?yàn)樗鼪]有明確的位地址可供編程，直接轉(zhuǎn)向0000h地址并不能完成真正的復(fù)位。軟件復(fù)位是使用軟件陷井和軟件watchdog后必須進(jìn)行的工作，這時(shí)程序出錯(cuò)完全有可能發(fā)生中斷子程序中，中斷激活標(biāo)志已置位，它將阻止同級中斷響應(yīng)。由于軟件watchdog是高級中斷，它將阻止所有中斷響應(yīng)。由此可見，清除中斷激活標(biāo)志的得要性，很多文獻(xiàn)的作者回為沒有認(rèn)識到這一點(diǎn)進(jìn)入誤區(qū)。 　　4． 在所有指令中，只有reti指令能清除中斷激活標(biāo)志。出錯(cuò)處理程序err主要是完成這一功能，其它的善后工作交由復(fù)位后的系統(tǒng)去完成。為此，我們重新設(shè)計(jì)t1中斷子程序如下所示： pt1: cpl p1.2 高級中斷程序發(fā)光二極管閃爍
inc 30h 軟件watchdog計(jì)數(shù)器增值
mov a,30h
add a,#0fd
jc err 達(dá)到3次否？
reti
err: clr ea 關(guān)中斷
clr a 準(zhǔn)備復(fù)位地址（0000h）
push acc
push acc
r