單片機應用系統的軟件抗干擾措施

丁禮磊

摘要：技術的發展不僅體現在事物的更新上，更體現在老事物的創新上，其中最為明顯的就是大小個頭的改變。的確，高新技術產品體積越來越小，操作越來越簡便，性能越來越好。究其原因大多數原因是因為單片機的發展。但是通過我們的研究調查發現單片機的抗干擾技術還是有待提高的，那么我們具體應該如何去實現呢？下面就讓我們簡要的來了解一下吧。

關鍵詞：單片機；定義構造；抗干擾

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

單片機是什么？它主要運用于什么方向？對于專業人士而言很簡單，但是對于社會大眾而言確實有一定的難度呢？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 單片機的定義及構造

單片機，其實就是一種集成電路芯片，小小的體積，卻起到主導作用，其作用可以說能夠抵到一臺計算機的作用。其基本結構包含了運算器（主要功能是執行各種算數運算以及邏輯運算和邏輯測試）、控制器以及主要存儲器。而它之所以體積小，主要是因為它采用了壓縮技術，將所有程序通過集成電路刻在一個小小的芯片上，以實現其主要作用。

2 單片機的應用

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

3 軟件抗干擾技術

通過我們的調查研究，我們發現單機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。對于單片機的干擾，最為常見的就是噪音等周圍環境的干擾、磁場的干擾、以及系統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

MCS-51所有指令都不超過三個字節，且多為單字節指令，指令由操作碼和操作數組成，操作碼指明CPU完成什么樣的操作，單字節指令僅有操作碼，隱含操作數。CPU受到干擾后，PC內容發生變化，當程序彈飛到某一單字節指令時，便自動納入正規。當跑飛到某一雙字節或三字節指令時，若恰恰在取指令時刻落到其操作數上，CPU就將操作數當作操作碼來執行，引起程序混亂。因此軟件設計應多采用單字節指令，并在關鍵的地方人為的插入一些單字節指令NOP，或將有效的單字節指令重寫，這稱作指令冗余。在實際軟件設計中，往往在雙字節和三字節指令之后插入兩個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入正確的控制軌道。

3.2 軟件陷阱技術

一般而言，軟件冗余技術適用于干擾后PC指向不正確的程序區，當跑飛程序進入非程序區時，我們應該采取怎樣的措施呢？軟件陷阱技術就是一個很好的選擇，下面就讓我們具體的來了解一下。

（1）未使用的中斷向量區。在中斷向量區使用陷阱技術可以在最短的時間內發現中斷信號所在區域，通過數據感應顯示就可以在最短的時間里解決問題了。（2）未使用的EPROM區。假設使用了一片2764，但程序并沒有用完這個2764區域，這些非程序區可以用0000020000數據填滿，020000是指令LJMP 0000H的機器碼，當跑飛程序進入此區后，便會迅速自動進入正確軌道。（3）數據表格區。我們都知道，表格的使用是比較頻繁的，表格與內容是一一對應的關系，但是龐大的表格系統如果哪一個環節出現了問題我們是比較難找出來的，而陷阱技術的運用就可以更好的改變這一狀況，對癥下藥。（4）程序區。程序區可以說是問題的高危階段，一旦發現問題也是致命性的，所以我們要采用該項技術，并且是廣泛的運用，但也不能設置太多，一般每1K字節有幾個陷阱就夠了。（5）非EPROM芯片空間。MCS-51有64K程序系統空間，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PC跑飛進入這些空間時，讀入數據為0FFH，對51系列而言，相當于指令MOV R7，A，將修改R7的內容。當CPU讀程序存儲器時，會產生一個PSEN的低電平信號，可利用該信號和EPROM的地址譯碼信號產生選通信號，引起一個空閑的中斷，在中斷服務程序中設置軟件陷阱，將跑飛程序拉入正規。

3.3 看門狗技術

顧名思義就是實時監控，而這一技術無論是在硬件抗干擾中還是軟件抗干擾的技術中都是有所運用的，但是最優的選擇就是軟件與硬件同時運用，這樣就可以做到一個全方位的監控與控制干擾的散播與影響。

4 結語

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

參考文獻

[1]孫傳友.測控系統原理與設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.