MCS51系列單片機軟件復位的方法
出處:hbicecream 發(fā)布于:2008-09-01 09:25:52
摘要:文章指出了一種廣泛流傳的誤解:在MCS-51系列單片機中,只要用指令使程序從起始地址開始執(zhí)行,就可以復位單片機,擺脫干擾。通過一個簡單的實驗,揭示了軟件復位的可靠方法。
有的單片機(如8098)有專門的復位指令,某些增強型MCS-51系統(tǒng)單片機雖然沒有復位指令,但片內(nèi)集成了WATCHDOG電路,故抗干擾也不成問題。而普及型MCS-51系列單片機(如8031和8032)既然無復位指令,又不帶硬件WATCHDOS,如果沒有外接硬件WATCHDOG電路,就必須采用軟件抗干擾技術(shù)。常用的軟件抗干擾技術(shù)有:軟件陷阱、指令冗余、軟件WATCHDOG等,它們的作用是在系統(tǒng)受干擾時能及時發(fā)現(xiàn),再用軟件的方法使系統(tǒng)復位。所謂軟件復位就是用一系列指令來模仿復位操作,這就是MCS-51系列單片機所特有的軟件復位技術(shù)。
現(xiàn)用一簡單的實驗說明,實驗電路如附圖所示。接于仿真插座P1.0的發(fā)光二極管LED0用來表示主程序的工作情況,接于P1。1的發(fā)光二極管LED1用于表示低級中斷子程序的工作情況,接于P1。2的發(fā)光二極管LED2用來表示中斷子程序的工作情況,接于P3。2口的按鈕用來設立干擾標志,程序檢測到干擾標志后故意進入死循環(huán)或掉進陷井,模仿受干擾的情況,從而檢驗各種復位方法的實際效果。寮驗初始化程序如下:
ORG?。埃埃埃埃?/FONT>
STAT:?。蹋剩停小。停粒桑巍?;復位入口地址
?。蹋剩停小。校兀啊?;按鈕中斷向量(低級中斷)
?。希遥恰。埃埃埃拢?/FONT>
?。蹋剩停小。校裕啊?;t0中斷向量(低級中斷)
ORG?。埃埃保拢?/FONT>
LJMP?。校裕薄?;T1中斷向量(中斷)
?。希遥恰。埃埃常埃?/FONT>
MAIN:
?。茫蹋摇。牛?/FONT>
?。停希帧。樱校#?/FONT>
?。停希帧。校保#埃疲疲?/FONT>
?。停希帧。校?,#0FFH
?。停希帧。裕停希?,#11H
CLR?。埃埃取?;干擾標志初始化
?。樱牛裕隆。牛裕?/FONT>
?。樱牛裕隆。牛裕?/FONT>
?。樱牛裕隆。牛兀?/FONT>
?。樱牛裕隆。校裕?/FONT>
SETB?。裕遥?/FONT>
?。樱牛裕隆。裕遥?/FONT>
?。樱牛裕隆。牛?/FONT>
?。蹋希希校骸。茫校獭。校保啊?;主程序發(fā)光二極管LED閃爍
MOV?。遥?,#80H
?。停希帧。遥?,#0
TT1:
?。模剩危凇。遥罚裕裕?/FONT>
?。模剩危凇。遥?,TT1
?。樱剩停小。蹋希希?/FONT>
?。校兀埃?/FONT>
SETB?。埃埃取?;設立干擾標志,模擬發(fā)生干擾
?。校裕埃骸。茫校獭。校保薄?;低級中斷程序發(fā)光二極管LED1閃爍
?。遥牛裕?/FONT>
PT1:?。茫校獭。校保病。恢袛喑绦虬l(fā)光二極管LED2閃爍
?。遥牛裕?/FONT>
END
實驗步驟如下:
?。保“瓷鲜龀绦騿訄?zhí)行,三個發(fā)光二極管都應閃爍(否則應先排除故障),表示主程序和各中斷子程序正常。因模擬干擾標志未加檢測,故不受按鈕影響。
?。玻⌒薷闹鞒绦蛉缦?,按下按鈕后主程序即掉入死循環(huán)中。
?。蹋希希校骸。茫校獭。校保?/FONT>
MOV?。遥?,#80H
?。停希帧。遥罚#埃?/FONT>
?。裕裕保骸。模剩危凇。遥?,TT1
?。模剩危凇。遥?,TT1
JNB?。埃埃?,LOOP??;受干擾否?
?。樱裕希校骸。蹋剩停小。樱裕希小?;掉入死循環(huán)。
這時可以看到,主程序停止工作(LED0停止閃爍),而兩個中斷子程序繼續(xù)運行(LED1和LED2繼續(xù)閃爍)。
3. 將定時器T1妝作軟件WATCHDOG,將30H單元用作軟件WATCHDOG計數(shù)器。主程序中加入一條復位軟件WATCHDOG的指令。
?。蹋希希校骸。茫校獭。校保?/FONT>
?。停希帧。常埃?,#0??;復位軟件WATCHDOG計數(shù)器
?。蹋希希校骸。茫校獭。校保?/FONT>
?。停希帧。遥?,#80H
MOV?。遥?,#0H
?。裕裕保骸。模剩危凇。遥罚裕裕?/FONT>
?。模剩危凇。遥?,TT1
?。剩危隆。埃埃?,LOOP ;受干擾否?
?。樱裕希校骸。蹋剩停小。樱裕希小?;掉入死循環(huán)。
?。裕敝袛嘧映绦蛐薷娜缦拢?/FONT>
?。校裕保骸。茫校獭。校保病。恢袛喑绦虬l(fā)光二極管閃爍
?。桑危谩。常埃?/FONT>
MOV?。粒常埃?/FONT>
?。粒模摹。?,#0FDH
?。剩谩。牛遥摇。贿_到3次否?
RETI
?。牛遥遥骸。蹋剩停小。樱裕粒浴?;軟件WATCHDOG動作
當按下按鈕前,程序正常運行(三個LED全閃)。按下按鈕后,主程序能迅速恢復工作,但兩個中斷子程序被封鎖,不再工作。過程如下:主程序檢測到干擾后進入死循環(huán),不能執(zhí)行復位30H單元的操作,T1中斷使30H不斷增值,計數(shù)到3時,軟件WATCHDOG執(zhí)行動作,執(zhí)行一條LJMP指令,使程序從頭執(zhí)行。MAIN過程中清除了干擾標志(表示干擾已經(jīng)過去),使主程序迅速恢復工作。按理說MAIN過程中也重新設定了各個中斷,并開放了它們,為什么中斷不能恢復工作呢?這是因為中斷激活標志的復位工作被遺忘了,因為它沒有明確的位地址可供編程,直接轉(zhuǎn)向0000H地址并不能完成真正的復位。軟件復位是使用軟件陷井和軟件WATCHDOG后必須進行的工作,這時程序出錯完全有可能發(fā)生中斷子程序中,中斷激活標志已置位,它將阻止同級中斷響應。由于軟件WATCHDOG是中斷,它將阻止所有中斷響應。由此可見,清除中斷激活標志的得要性,很多文獻的作者回為沒有認識到這一點進入誤區(qū)。
?。矗≡谒兄噶钪校挥校遥牛裕芍噶钅芮宄袛嗉せ顦酥?。出錯處理程序ERR主要是完成這一功能,其它的善后工作交由復位后的系統(tǒng)去完成。為此,我們重新設計T1中斷子程序如下所示:
?。校裕保骸。茫校獭。校保病?;中斷程序發(fā)光二極管閃爍
?。桑危谩。常埃取?;軟件WATCHDOG計數(shù)器增值
MOV?。?,30H
?。粒模摹。?,#0FD
?。剩谩。牛遥摇?;達到3次否?
?。遥牛裕?/FONT>
?。牛遥遥骸。茫蹋摇。牛痢。魂P中斷
?。茫蹋摇。痢。粶蕚鋸臀坏刂罚ǎ埃埃埃埃龋?/FONT>
?。校眨樱取。粒茫?/FONT>
?。校眨樱取。粒茫?/FONT>
?。遥牛裕伞。磺宄袛嗉せ顦酥静臀?/FONT>
這段程序先關中斷,以便后續(xù)處理能順利進行,然后用RETI指令替代LJMP指令,從而既清除了中斷激活標志又完成了轉(zhuǎn)向0000H的任務。按這樣改好后程序再運行,結(jié)果仍不理想:按下按鈕后,有時只有主程序和中斷子程序能迅速恢復正常,而低級中斷仍有被關閉的可能。如果按如下方法把干擾轉(zhuǎn)移到低級中斷中,則按下按鈕后低級中斷必然被關閉:
?。蹋希希校骸。茫校獭。校保?/FONT>
MOV?。遥叮#福埃?/FONT>
?。停希帧。遥罚#埃?/FONT>
?。裕裕保骸。模剩危凇。遥?,TT1
?。模剩危凇。遥叮裕裕?/FONT>
?。樱剩停小。蹋希希?/FONT>
?。校裕埃骸。茫校獭。校保?/FONT>
?。剩隆。埃埃?,STOP
?。遥牛裕?/FONT>
?。樱裕希校骸。蹋剩停小。樱裕希小。坏羧胨姥h(huán)。
仔細分析后可能得出結(jié)論:當軟件WATCHDOG是嵌套在低級中斷中起作用時,復位后只清除了中斷激活標志,低級中斷標志仍然被置位,從而使低級中斷一直被關閉。
?。担⌒薷某鲥e處理如下:
?。牛遥遥骸。茫蹋摇。牛痢?;正確的軟件復位入口
MOV?。叮叮?,#0AAH??;重建上電標志
MOV?。叮罚?,#55H
MOV?。模校裕遥#牛遥遥薄。粶蕚浯畏祷氐刂?/FONT>
?。校眨樱取。模校?/FONT>
?。校眨樱取。模校?/FONT>
?。遥牛裕伞。磺宄袛嗉せ顦酥?/FONT>
ERR1:?。茫蹋摇。?/FONT>
?。校眨樱取。粒茫?/FONT>
?。校眨樱取。粒茫?/FONT>
?。遥牛裕伞?;清除低級中斷激活標志
這時,必須執(zhí)行兩次RETI,才能到達0000H,以保證清除全部中斷激活標志,達到和硬件復位相同的效果。同樣,軟件陷井也必須由下列三條指令
?。危希?/FONT>
?。危希?/FONT>
?。蹋剩停小。樱裕粒?/FONT>
改成:
NOP
?。危希?/FONT>
LJMP?。牛遥?/FONT>
才能達到目的。
當主程序受到干擾被軟件陷阱捕獲時,中斷標志并未置位,執(zhí)行ERR過程中,RETI指令等效于RET指令,同樣可以達到軟件復位的目的。有興趣的讀者可以將軟件陷阱代替死循環(huán),分別用LJMP?。樱裕粒院停蹋剩停小。牛遥遥眮硖娲蹋剩停小。牛遥?,再將干擾檢測分別設在低級中斷和主程序中,實驗結(jié)果必然證明同:只有LJMP?。牛遥也拍苋f無一失地實現(xiàn)軟件復位,使系統(tǒng)擺脫干擾同,恢復正常。在MCS-51單片機的軟件復位過程中,必須連續(xù)執(zhí)行兩次中斷返回指令RETI
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