軟件係統的可靠性設計的主要方法有：開機自檢
、軟件陷阱(進行程序“跑飛”檢測)
、設置程序運行狀態標記
、輸出端口刷新、輸入多次采樣、軟件“看門狗”等(deng)。通(tong)過(guo)軟(ruan)件(jian)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)設(she)計(ji)，達(da)到(dao)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)降(jiang)低(di)幹(gan)擾(rao)對(dui)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)的(de)影(ying)響(xiang)


，確(que)保(bao)單(dan)片(pian)機(ji)及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)因(yin)幹(gan)擾(rao)導(dao)致(zhi)程(cheng)序(xu)出(chu)現(xian)的(de)錯(cuo)誤(wu)
，並(bing)使(shi)係(xi)統(tong)恢(hui)複(fu)到(dao)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)或(huo)及(ji)時(shi)報(bao)警(jing)的(de)目(mu)的(de)。

 

一.開機自檢　

 

開機後首先對單片機係統的硬件及軟件狀態進行檢測，一旦發現不正常，就進行相應的處理。開機自檢程序通常包括對RAM、ROM、I/O口狀態等的檢測。

 

1.檢測RAM　檢查RAM讀寫是否正常，實際操作是向RAM單元寫“00H”，讀出也應為“00H”
，再向其寫“FFH”，讀出也應為“FFH”。如果RAM單元讀寫出錯，應給出RAM出錯提示(聲光或其它形式)，等待處理。

 

2.檢查ROM單元的內容　對ROM單元的檢測主要是檢查ROM單元的內容的校驗和。所謂ROM的校驗和是將ROM的內容逐一相加後得到一個數值，該值便稱校驗和。ROM單元存儲的是程序
、常數和表格。一旦程序編寫完成，ROM中的內容就確定了，其校驗和也就是唯一的。若ROM校驗和出錯，應給出ROM出錯提示(聲光或其它形式)，等待處理。

 

3.檢查I/O口狀態　首先確定係統的I/O口在待機狀態應處的狀態
，然後檢測單片機的I/O口在待機狀態下的狀態是否正常(如是否有短路或開路現象等)。若不正常，應給出出錯提示(聲光或其它形式)，等待處理。

 

4.其它接口電路檢測　除了對上述單片機內部資源進行檢測外
，對係統中的其它接口電路
，比如擴展的E2PROM、A/D轉換電路等

，又如數字測溫儀中的555單穩測溫電路，均應通過軟件進行檢測
，確定是否有故障。

 

隻有各項檢查均正常
，程序方能繼續執行，否則應提示出錯。

 

二.軟件陷阱　

 

在程序存儲器中總會有一些區域未使用，如果因幹擾導致單片機的指令計數器PC值(zhi)被(bei)錯(cuo)置(zhi)，程(cheng)序(xu)跳(tiao)到(dao)這(zhe)些(xie)未(wei)用(yong)的(de)程(cheng)序(xu)存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian)，係(xi)統(tong)就(jiu)會(hui)出(chu)錯(cuo)。軟(ruan)件(jian)陷(xian)阱(jing)是(shi)在(zai)程(cheng)序(xu)存(cun)儲(chu)器(qi)的(de)未(wei)使(shi)用(yong)的(de)區(qu)域(yu)中(zhong)
，加(jia)上(shang)若(ruo)幹(gan)條(tiao)空(kong)操(cao)作(zuo)和(he)無(wu)條(tiao)件(jian)跳(tiao)轉(zhuan)指(zhi)令(ling)，無(wu)條(tiao)件(jian)跳(tiao)轉(zhuan)指(zhi)令(ling)指(zhi)向(xiang)程(cheng)序(xu)“跑飛”處理子程序的入口地址。如果程序跳到這些未用區域
，就會執行無條件跳轉指令
，轉到相應的程序出錯“跑飛”處理程序。除程序未用區域外，還可以在程序段之間(如子程序之間及一段處理程序完成後)及一頁的末尾處插入軟件陷阱
，效果會更好。下麵是一段帶軟件陷阱的程序;

 

DSP：……;顯示子程序

 

RET

 

NOP;軟件陷阱

 

NOP

 

NOP

 

LIMP FLY

 

D10MS：MOV R0，#010H;延時子程序

 

……

 

RET

 

NOP　　　　 ;軟件陷阱

 

NOP

 

NOP

 

LJMP FLY

 

……

 

FLY：……　 ;“跑飛”處理子程序

 

RET

 

 

“跑飛”處理　要進行程序“跑飛”處理
，就要分清程序“跑飛”所造成的影響
，以及程序“跑飛”前運行的進程，這就需要的設置相應的標誌。

 

RAM數據正常標誌　RAM數據正常標誌是檢測RAM區的數據是否已經因程序“跑飛”或其它幹擾而改變。如果RAM區的數據確因程序“跑飛”或其它幹擾而改變，則係統無法自行恢複到原來的出錯地點，隻能由人工或由軟件複位從頭開始執行。要進行RAM區數據正常檢測，首先應在初始化程序中，對RAM的若幹單元設置RAM數據正常標誌。通常是在RAM區中選數個單元
，在初始化程序中將其置成固定的數，如“55H”或“0AAH”，隻要程序正常運行，這些單元的內容是不會被修改的，若因程序“跑飛”或其它幹擾導致這些RAM單元中的任何單元的數據發生變化
，說明其它RAM單元的內容也可能發生變化，無法反映程序運行的結果和狀態，不能根據RAM區中的標誌去恢複程序運行現場。

 

程序運行標記　程序運行狀態標記是在RAM區(qu)中(zhong)設(she)立(li)一(yi)些(xie)標(biao)誌(zhi)位(wei)
，這(zhe)些(xie)標(biao)誌(zhi)位(wei)分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)程(cheng)序(xu)運(yun)行(xing)的(de)不(bu)同(tong)階(jie)段(duan)及(ji)運(yun)行(xing)後(hou)的(de)狀(zhuang)態(tai)。在(zai)初(chu)始(shi)化(hua)程(cheng)序(xu)中(zhong)，首(shou)先(xian)對(dui)這(zhe)些(xie)單(dan)元(yuan)置(zhi)初(chu)值(zhi)，在(zai)程(cheng)序(xu)運(yun)行(xing)的(de)不(bu)同(tong)階(jie)段(duan)，這(zhe)些(xie)單(dan)元(yuan)的(de)內(nei)容(rong)將(jiang)被(bei)改(gai)變(bian)成(cheng)特(te)定(ding)值(zhi)
，標(biao)記(ji)程(cheng)序(xu)運(yun)行(xing)的(de)階(jie)段(duan)和(he)運(yun)行(xing)後(hou)的(de)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)些(xie)標(biao)誌(zhi)除(chu)了(le)在(zai)程(cheng)序(xu)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)中(zhong)起(qi)到(dao)條(tiao)件(jian)轉(zhuan)移(yi)的(de)作(zuo)用(yong)外(wai)，還(hai)能(neng)在(zai)程(cheng)序(xu)“跑飛”，而RAM區數據正常時起到恢複程序運行現場的作用。

 

程序“跑飛”處理　程序“跑飛”處理就是在程序由軟件陷阱檢測到“跑飛”後，轉入“跑飛”處理程序。“跑飛”處理程序判斷“跑飛”yingxiangdechengdu，genjuyingxiangchengdudebutong，juedingshibaojingfuweihaishizidonghuifuxianchang。ruzidonghuifuxianchang，zexugenjuchengxuyunxingzhuangtaibiaojijinxing。jutiruhejinxingchengxu“跑飛”處理，要根據控製係統的設計要求進行。

 

四.輸出端口刷新　

 

由於單片機的I/O口(kou)很(hen)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)外(wai)部(bu)信(xin)號(hao)的(de)幹(gan)擾(rao)，輸(shu)出(chu)口(kou)的(de)狀(zhuang)態(tai)也(ye)可(ke)能(neng)因(yin)此(ci)而(er)改(gai)變(bian)。在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)周(zhou)期(qi)性(xing)地(di)添(tian)加(jia)輸(shu)出(chu)端(duan)刷(shua)新(xin)指(zhi)令(ling)，可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)幹(gan)擾(rao)對(dui)輸(shu)出(chu)口(kou)狀(zhuang)態(tai)的(de)影(ying)響(xiang)。在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)指(zhi)定(ding)RAM單元存儲輸出口當時應處的狀態，在程序運行過程中根據這些RAM單元的內容去刷新I/O口。

 

五.輸入多次采樣　

 

幹擾對單片機的輸入
，會造成輸入信號瞬間采樣的誤差或誤讀。要排除幹擾的影響
，通常采取重複采樣
、加權平均的方法。

 

比如對於外部電平采樣(如按鍵)，采取軟件每隔10ms讀一次鍵盤或連續讀若幹次，每次讀出的數據都相同或者采取表決的方法確認輸入的鍵值。又如在用單穩電路檢測溫度的係統中(參《電子報》1999年第51期第九版)采取對單穩電路的脈衝寬度計數，然後查表求溫度值的方法。為排除幹擾的影響，可以采取三次采樣求平均值
，也可以采取兩次采樣、差值小於設定值為有效，然後求平均值的方法(又稱軟件濾波)。總zong之zhi，對dui輸shu入ru信xin號hao進jin行xing多duo次ci采cai樣yang
，其qi後hou如ru何he進jin行xing處chu理li是shi要yao根gen據ju具ju體ti對dui象xiang實shi際ji處chu理li的de效xiao果guo來lai優you選xuan的de，讀du者zhe可ke通tong過guo實shi驗yan室shi調tiao試shi時shi施shi加jia幹gan擾rao及ji現xian場chang環huan境jing調tiao試shi時shi的de效xiao果guo來lai確que定ding。

 

 

軟件陷阱是在程序運行到ROM的非法區域時檢測程序出錯的方法。而“看門狗”是根據程序在運行指定時間間隔內未進行相應的操作，即未按時複位看門狗定時器
，來判斷程序運行出錯的。

 

在係統成本允許的情況下，應選擇專門的看門狗電路芯片或片內帶看門狗定時器的單片機。如果條件不允許，應加軟件“看門狗”。