单片机作用系统的软件抗干扰技术研究与分析

李辉

(新奥科技发展有限公司,河北廊坊,065001)

单片机作用系统的软件抗干扰技术研究与分析

李辉

(新奥科技发展有限公司,河北廊坊,065001)

单片机小巧、灵活、廉价、功能强大、使用方便在工作中被得到普遍应用，成为当今电子行业控制设备的流行产品。如此受欢迎也对单片机的可靠度产生更高的要求，影响可靠力的其中一个要素便是抗干扰程度。单片机别名微控制器，将多种组件结合在一起组成的微型计算机，会在特定地区运行受到区域环境的影响，考虑好系统的兼容性，克服干扰带来的一系列副影响。

单片机作用系统；软件抗干扰；干扰因素

0 引言

人们生活越来越智能化，单片机应用到日常生活、智能机器、通讯设备、工业领域等区域里。有些恶劣环境对单片机运行存在着严重的干扰，要得到精准度更高的产品，我们就要解决干扰所带来的一系列问题，提高我们的抗干扰技术。抗干扰技术分为硬件抗干扰和软件抗干扰技术，硬件抗干扰是整个系统的基础，且目前在此研究已有很大的发现和拓展。虽然我们研究出了一系列硬件抗干扰举措，但干扰多种多样，硬件技术的发展不能从根本上解决问题，还是要研究发展软件抗干扰技术，软件抗干扰技术方便简洁、可靠程度相对有所提高，把握好干扰产生的原因，分析干扰对系统及人们生活的影响，加强抗干扰研究分析，两者相互结合，相辅相成会达到超乎预料的效果。我们从软件抗干扰的角度了解分析抗干扰技术，争取做到事半功倍的效果。

1 单片机作用系统的干扰因素

单片机系统的作用受外界内部各种因素的影响，在组合中，配合不当，选取的元件有误差，后面工艺步骤影响都会是系统受到或多或少的影响。干扰系统的主要因素有干扰源、传播路径和敏感元件。干扰源即产生干扰的源头，产生干扰的元件、摩擦或周围环境亦或信号影响。传播路径即传播的路线，有传播介质像空气、水、机油等，从干扰源经过介质传播到机器的通道。敏感元件只易受干扰的元件，每个元件性质不同，所受影响的因素也会不同，在单片机中如A/D、D/A转换器、弱信号放大器很易受外界影响。干扰可按找不同分类方式进行多种分类。也有直接耦合、电磁感应耦合、公共阻抗耦合等多种耦合方式。

2 干扰对单片机系统的影响

干扰对系统或多或少都存在影响，日积月累自然问题变多。要早早解决，时刻进步。首先，干扰会造成数据检查时误差范围加大，干扰信号在单片机运行及检测时跳动影响或叠加都会有误差存在，使精准度减小；控制系统瘫痪死机状态，在工业操作环境中，这种干扰存在是要出现为零的，工业机器不同于普通的机器，一刻存在就可能造成一条人命，系统失灵不受控制引入别的不正确信号，可能会造成无法预知的损失；对存储存在影响，RAM与ROM存储的数据有几率受到外界信号的变化而变化，避免数据损失，也要降低干扰。

3 单片机作用系统的软件抗干扰技术研究的主要问题

抗干扰性能作为单片机功能大小的一个主要指标，抗干扰技术的研究是需要不断进步的一个重要步骤。上面也都提到了干扰的因素，我们从干扰源和传播路径出发，阻绝他们对单片机的影响。从源头上进行隔绝就是抑制噪音的产生，可以采用数字滤波器的相关方法原理；程序安装自己检测功能，在程序开机时间生产时，自动检测机器有没有发生故障，有问题的程序自动转入检查修复列，节省资本；软件使用过程中出现的因干扰而发生的“跑飞”现象，可以设定拦截程序让其自动停止或者复原本该继续的动作指令。

4 单片机作用系统的软件抗干扰的方法

单片机如果受到强烈干扰会对其RAM存储产生一定的影响，防止其内部数据丢失，我们来探讨软件抗干扰方法。

4.1 采用软件冗余技术

指令冗余通常用于程序区内，单片机受到干扰后往往将错误的代码误认为实行的代码来操作，引起整个程序的跑飞混乱现象，假设跑飞到某一单字节指令上，我们将单字节指令设置，其会自动回归正确指令跑道；而遇见两节或三节指令时还处于混乱状态。将正常指令后输入NOP指令是混乱的指令带回正轨，我们将此称为指令冗余。

4.2 采用开机自检技术

开机自检在开机运行时对单片机的系统、元件、指令进行检测，检测出不正常立刻进行处理。检查随机存储器读写是否正常，输入什么改读写什么；检查只读内存的程序单元内容的校验和，看是否与输入相对应，不对应应有错误提示；检查输入输出口状态，看其是否待机正常。

4.3 采用软件陷阱技术

与指令冗余相反，它作用在未作用的程序段内。将没用的程序单元作为陷阱，引入混乱的程序，将其无条件的引到专门对错误程序段进行处理的区域，恢复系统的正常使用。可在程序没用过的单元内设置空指令及无条件操作指令，将其引入专门通道进行改善；还可以在程序单元格间或者页末处添加指令，不要跑偏节奏，不能在单元间随意安排，避免将正确指令误认为错误的删除的情况。软件缺陷中指令的安排大都在正常指令无法到达的地方所以对计算机的正确运行不会有什么影响。

4.4 采用“看门狗”策略

当程序因干扰严重瘫痪死机时，必将对系统产生破坏的影响。在软件某些部位设置标志不断检查测试，监视程序操作运行时间，超过预定时间就可以对系统自动调整使其正常运行，避免程序跑飞瘫痪造成的不必要的存储数据丢失、破坏。在每一段运行中设置固定时间信号传送到看门狗中，超出时间未接收到指令，就运行看门狗提前设置的中断或恢复正常轨道的指令，让程序作用下去。我们可以选择特定的看门狗软件或单片机。

4.5 采用数字滤波办法

数字滤波无需依靠其靠系统，是一种计算过程，对其他系统的影响小，比较可选。数字滤波也有多种算法，如限幅滤波算法、中值滤波算法、算术平均滤波算法等。

5 小结

在单片机运行过程中，遇到本文里阐述的需要软件抗干扰的问题可以综合解决办法来灵活解决，但也有些可能上面的策略不适用，这需要我们在实际中不断挖掘探索。对于干扰程度较为复杂的地区，也可以结合以上办法将其找到合适的安排位置，尽最大努力消除干扰源、阻断干扰路径，保障系统即使受到干扰也可以恢复到正轨，是破坏降到最小或没有。

[1]张秀红.单片机控制系统的抗干扰技术探讨；机电产品开发与创新；2009年1期.

[2]周遐，曹云川，钟思佳.单片机控制系统抗干扰技术应用方案；昆明冶金高等专科学校学报；2009年3期.

Research and analysis of software anti jamming technology of single chip microcomputer system

Li Hui
(Xin Ao Science and Technology Development Co.,Ltd.,Langfang Hebei,065001)

Single chip compact, flexible, cheap, powerful, easy to use in the work has been widely used, has become a popular electronic control equipment industry So popular also has a higher demand for the reliability of SCM, one of the factors that affect the reliability is the degree of anti-interference Single chip micro controller will be a variety of alias, combining components in a microcomputer together, will be affected by the regional environment running in a particular area, considering the compatibility of the system, overcome a series of side effects caused by the interference

single chip microcomputer system; software anti-interference; interference factors