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”deng。tongguoruanjianxitongdekekaoxingsheji，dadaozuidaxiandudijiangdiganraoduixitonggongzuodeyingxiang，quebaodanpianjijishifaxianyinganraodaozhichengxuchuxiandecuowu，bingshixitonghuifudaozhengchanggongzuozhuangtaihuojishibaojingdemude。

 

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dingRAM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”。