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NOR TH CH INA EL ECTR IC POW ER 华北电力技术 No 4 1998
单片机系统的软件抗干扰
东北电力学院(吉林 132012) 崔生荣
文摘抗干扰能力是单片计算机系统工作好坏的主要指标。采用软件抗干扰不需
增加硬件设备、可靠性高、稳定性好、功能多样、使用灵活, 具有许多硬件抗干扰所不
具备的优点, 与硬件手段互补, 相辅相成。文章论述软件抗干扰的基本原理和基本方
法, 涵盖指令复执、数字滤波、程序卷回、信息冗余、系统自检等概念。
关键词单片机系统软件抗干扰可靠性
随着高性能价格比单片机的不断问世, 合电路的测试报告, 并实际应用于第一代的电
其应用更加广泛深入, 单片机系统的可靠性子管计算机D atam atic 100 的诊断中。
也变得越来越突出。决定单片机系统可靠性软件抗干扰与数字系统的故障诊断有联
的因素很多, 有系统本身的原因, 也有外在的系, 但又有区别。故障诊断着眼于系统内部故
原因。这里只讨论外在因素(如静电干扰和各障的检测与定位。而软件抗干扰则侧重于对
种电磁干扰) 造成单片机系统可靠性下降时, 干扰信号的克服。当然, 也包含对系统内部故
如何用软件加以克服的问题。障的检测, 但这种故障不是系统内部元件所
外在因素是以某种电信号的形式, 通过一致, 而是由于外部干扰所致。因为组成单片机
定的途径侵入单片机系统而发生作用的。这种系统的硬件是软件的载体, 只有硬件完好, 软
信号对单片机系统来说是无用信号, 它往往混件才能正常发挥作用, 如果硬件有故障, 软件
在有用信号之中, 造成系统工作不稳定。在电也就失去了基础, 抗干扰也就无从谈起了。
子学中, 把外来的无用信号统称为干扰。抗干软件抗干扰的本质是, 在有干扰存在的
扰的方法有硬件和软件两种。硬件抗干扰发展情况下利用编程技术来抵消其影响。即当干
的历史较长, 理论和实践比较成熟。而软件抗扰使单片机系统出现一定的运行性故障时,
干扰发展较晚, 还没有形成较完善的理论。事能够依靠系统内驻的能力(程序) 保持系统连
实已经证明: 软件抗干扰和硬件抗干扰一样, 续正确地执行其程序和输入输出的功能。因
已成为单片机系统可靠工作的重要手段。此, 软件抗干扰过程实质是一个干扰容错过
程, 是容错技术在软件设计中的具体体现。对
1 软件抗干扰的原理
侵入单片机系统的干扰, 用软件来消除不仅
软件抗干扰最早源于数字系统的故障诊是必要的, 而且, 也是最经济、最可行的。
断技术。 1953 年, D agget 和 R ich 在W h irl 高性能单片机以其丰富的指令功能和极
W ind 计算机上采用了循环程序控制技术, 通高的运行速度, 为软件抗干扰提供了良好的条
过控制启停开关来重复执行预选的程序, 并件。一般来说, 单片机执行指令的速度为几微
在一些主要的检验点观察响应, 以诊断系统内秒, 甚至更低, 而系统的输入信号(如开关触
的故障。1959 年, E ldred 提出了第一篇关于组点、温度、压力、流量等) 和输出执行机构(如机
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