提高单片机系统可靠性的研究

目前，大量的嵌入式系统皆使用了单片机，并且这样的应用于正在更进一步拓展；但是多年以来人们仍然为单片机系统的可靠性问题所疑惑。在一些拒绝高可靠性的控制系统中，这往往沦为容许其应用于的主要原因。　　1单片机系统的过热分析　　一个单片机系统的可靠性是其自身软硬件与其所处工作环境综合起到的结果，因此系统的可靠性也应向这两个方面去分析与设计。

对于系统自身而言，能无法在保证系统各项功能构建的同时，对系统自身运营过程中经常出现的各种干扰信号及必要来自于系统外部的干扰信号展开有效地的诱导，是要求系统可靠性的关键。有缺陷的系统往往只从逻辑上去保证系统功能的构建，而对于系统运营过程中有可能经常出现的潜在的问题考虑到缺乏，采行的措施严重不足，在干扰信号确实陷入绝境的时候，系统就可能会陷入困境。

任何系统的可靠性都是比较的，在一种环境下需要很好工作的系统在另一种环境下却有可能是很不稳定的。这就充分说明环境对系统可信运营的重要性。

在针对系统运营环境去设计系统的同时，不应尽可能采取措施提高系统运营的环境，减少环境阻碍，但这样的措施往往较为受限。　　2提升可靠性的措施　　提升单片机系统可靠性的方法与措施很多。

一般地，不应根据系统所面对的明确的可靠性问题，针对引发或影响系统不可信的因素采行有所不同的处置措施。这些措施一般从这样两个目的抵达：第一，尽量减少引发系统不可信或影响系统可信的外界因素；第二，尽可能提升系统自身抗干扰能力及减少自身运营的不稳定性。例如，为了诱导电源的噪声和环境干扰信号而使用的滤波技术、隔绝技术、屏蔽技术等都是出于第一个目的；另外，针对系统自身而使用的看门狗电路、软件抗干扰技术、备份技术等皆是出于第二个目的而采行的措施。

其中第一类的措施较常用于，其用于非常简单而且效果也较好，但其对系统可靠性的提升是受限的，许多情况下无法符合系统的拒绝。第二类措施的用于可以更进一步提升系统的可靠性，往往在高可靠性的系统设计中被普遍用于。下面就第二类技术用于中的一些涉及问题不作更进一步的分析。　　2．1用监控定时器技术提升系统的可靠性　　监控定时器（Watchdog）技术现在用于得十分普遍，技术已更为成熟期，这一技术的反对手段也很多。

目前，各处理器的生产厂家完全都在生产内置有看门狗定时器的单片机产品，市场上还有许多独立国家的看门狗定时器芯片可供选择。要构建这样的电路早已更为更容易，因此这里对于如何构建这一技术的一般细节不不作详尽的阐述，仅有就使用此技术所造成的可重人性问题展开分析。

使用监控定时器技术后，一旦程序跑完飞来，系统立刻不会被监控定时器废黜掉，由头重新启动系统，从而解散不长时间的运营状态，但是这样用于时必需留意系统的可重人性。所谓系统的可重人性可以这样来定义：当一个微处理器系统在新的废黜启动以后，系统对外的继续执行操作者不因重新启动而转变，或者说这种转变是需要忽视的，从而确保整个系统对外操作者的连续性和顺序性，也就是系统最后的安全性和可靠性。对于一个系统，如果它对外的掌控操作者只与系统当前的输出状态有关，那么这个系统就完全具备几乎的交接性能；忽略，如一个系统对外的输入操作者不仅与系统当前的输出涉及，而且与系统的历史状态有关，那么如果系统轻入时系统的历史状态没保有或者历史状态被毁坏，那么此时系统对外的操作者就有可能几乎是错误的，这样的系统虽然在看门狗定时器的起到下解散了不长时间的运营状态，但交接的状态也会长时间，那么这样的系统也不能是病态的系统，无法用于。

因此，对于使用了看门狗电路来提升可靠性的系统，必需严苛保证系统的可重入性。　　对于与历史状态涉及的系统，为确保其交接性能，可以把其历史状态留存在系统的RAM中，即在单片机系统的内存或其拓展的外部存储器中，修筑出有专用于留存历史状态的缓冲区。在保证系统不掉电的情况下，这些历史数据在系统轻入时可以被新的用于。

如果无法保证系统的电源平稳，还必需考虑到使用可用电池供电，以确保RAM数据的安全性平稳；对于时间不是过于脆弱的系统，还可以使用E2PROM或FlashROM来留存历史数据。　　2.2软件抗干扰技术　　一个系统有可能由于不存在着各种阻碍及不平稳因素而经常出现运营故障。为解决问题这一问题，可以从程序的设计方面采行一些措施。

传统的为诱导系统的干扰信号而常常使用的软件滤波技术、软件校验设计就是这一类的典型应用于。根据设计经验，一般来说还可以使用软件锁住设计、程序陷阱设计。这一类方法主要是针对程序跑完飞来的情况而使用的。

当系统在干扰信号的起到下再次发生程序跑完飞来时，程序指针有可能指向两个区域：一种有可能正好并转到程序区的其他地址展开继续执行，一种有可能移往到程序空间的盲区展开继续执行。所谓盲区，就是说那里并没存放在有效地的程序指令。对于第一种情况，可以采行软件锁住加以诱导。

例如为确保对外操作者的安全性，在软件锁住设计中，对于每一个比较独立国家的程序块在其继续执行以前或继续执行中对一个预先原作好的密码展开校验，只有当这一密码吻合时继续执行才确实有效地，也只有程序是通过长时间的移往途径移往过来时，才不会由上一级的程序原作准确的密码；否则，不会根据校验错而使程序强迫再次发生移往，错误状态获得处置，并恢复程序的长时间运营状态。可以看下面的一个例子：假设有顺序继续执行的三个程序块，每一个程序块继续执行时都对其原作的密码展开校验。　　　　　　当程序顺序继续执行时，每一个程序块都需要获得有效地准确的继续执行。

现在假设程序由于阻碍而再次发生跑完飞来，由SUBPRO1的块处置跳出了程序SUB-PR03一处开始继续执行，那么在继续执行中密码校验不会错误，程序将移往到错误处理程序展开处置，防止展开错误的操作者。

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