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软件抗干扰的基本原理及方法

  尽管我们采取了硬件抗干扰措施,但由于干扰信号产生的原因错综复杂,且具有很大的随机性,很难保证系统完全不受干扰。因此,往往在硬件抗干扰措施的基础上,采取软件抗干扰技术加以补充,作为硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法具有简单、灵活方便、耗费低等特点,在单片机系统中被广泛应用。
  1 数字滤波方法
   数字滤波是在对模拟信号多次采样的基础上,通过软件算法提取最逼近真值数据的过程。数字滤波的的算法灵活,可选择权限参数,其效果往往是硬件滤波电路无法达到的。
  2 输入信号重复检测方法
   输入信号的干扰是叠加在有效电平信号上的一系列离散尖脉冲,作用时间很短。当控制系统存在输入干扰,又不能用硬件加以有效抑制时,可用软件重复检测的方法,达到“去伪存真”的目的,直到连续两次或连续两次以上的采集结果完全一致时方为有效。若信号总是变化不定,在达到最高次数限额时,则可给出报警信号。对于来自各类开关型传感器的信号,如限位开关、行程开关、操作按钮等,都可采用这种输入方式。如果在连续采集数据之间插入延时,则能够对付较宽的干扰。
  3 输出端口数据刷新方法
   开关量输出软件抗干扰设计,主要是采取重复输出的方法,这是一种提高输出接口抗干扰性能的有效措施。对于那些用锁存器输出的控制信号,这些措施很有必要。在尽可能短的周期内,将数据重复输出,受干扰影响的设备在还没有来得及响应时,正确的信息又到来,这样就可以及时防止误动作的产生。在程序结构的安排上,可为输出数据建立一个数据缓冲区,在程序的周期性循环体内将数据输出。对于增量控制型设备不能这样重复送数,只有通过检测通道,从设备的反馈信息中判断数据传输的正确与否。
  在执行重复输出功能时,对于可编程接口芯片,工作方式控制字与输出状态字一并重复设置,使输出模块可靠地工作。
  4 软件拦截技术
   当窜入单片机系统的干扰作用在CPU部位时,后果更加严重,将使系统失灵。最典型的故障是破坏程序计数器PC的状态,导致程序从一个区域跳转到另一个区域,或者程序在地址空间内“乱飞”,或者陷入“死循环”。使用软件拦截技术可以拦截“乱飞”的程序或者使程序摆脱“死循环”,并将运行程序纳入正轨,转到指定的程序入口。
  5 “软件看门狗”技术
   PC受到干扰而失控,引起程序“乱飞”,也可能使程序陷入“死循环”。当软件拦截技术不能使失控的程序摆脱“死循环”的困境时,通常采用程序监视技术WDTTIMER(WDT),又称“看门狗”技术,使程序脱离“死循环”。WDT是一种软、硬件结合的抗程序跑飞措施,其硬件主体是一个用于产生定时T的计数器或单稳,该计数器或单稳基本独立运行,其定时输出端接至CPU的复位线,而其定时清零则由CPU控制。在正常情况下,程序启动WDT后,CPU周期性的将WDT清零,这样WDT的定时溢出就不会发生,如同睡眠一般不起任何作用。在受到干扰的异常情况下,CPU时序逻辑被破坏,程序执行混乱,不可能周期性的将WDT清零,这样当WDT的定时溢出时,其输出使系统复位,CPU摆脱因一时干扰而陷入瘫痪的状态。

[来源:http://www.shandong-china.com/ [作者:admin [日期:11-05-12] [热度:]

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