MCS51系列單片機軟件復位的方法-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯MCS51系列單片機軟件復位的方法-基礎電子摘要：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。常用的軟件抗干擾技術有：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。

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：

ＯＲＧ００００Ｈ

ＳＴＡＴ：ＬＪＭＰＭＡＩＮ；復位入口地址

ＬＪＭＰＰＸ０；按鈕中斷向量（低級中斷）

ＯＲＧ０００ＢＨ

ＬＪＭＰＰＴ０；ｔ０中斷向量（低級中斷）

ＯＲＧ００１ＢＨ

ＬＪＭＰＰＴ１；Ｔ１中斷向量（中斷）

ＯＲＧ００３０Ｈ

ＭＡＩＮ：

ＣＬＲＥＡ

ＭＯＶＳＰ，＃７

ＭＯＶＰ１，＃０ＦＦＨ

ＭＯＶＰ３，＃０ＦＦＨ

ＭＯＶＴＭＯＤ，＃１１Ｈ

ＣＬＲ００Ｈ；干擾標志初始化

ＳＥＴＢＥＴ０

ＳＥＴＢＥＴ１

ＳＥＴＢＥＸ０

ＳＥＴＢＰＴ１

ＳＥＴＢＴＲ０

ＳＥＴＢＴＲ１

ＳＥＴＢＥＡ

ＬＯＯＰ：ＣＰＬＰ１．０；主程序發(fā)光二極管ＬＥＤ閃爍

ＭＯＶＲ６，＃８０Ｈ

ＭＯＶＲ７，＃０

ＴＴ１：

ＤＪＮＺＲ７，ＴＴ１

ＤＪＮＺＲ６，ＴＴ１

ＳＪＭＰＬＯＯＰ

ＰＸ０：

ＳＥＴＢ００Ｈ；設立干擾標志，模擬發(fā)生干擾

ＰＴ０：ＣＰＬＰ１．１；低級中斷程序發(fā)光二極管ＬＥＤ１閃爍

ＲＥＴＩ

ＰＴ１：ＣＰＬＰ１．２；中斷程序發(fā)光二極管ＬＥＤ２閃爍

ＲＥＴＩ

ＥＮＤ

實驗步驟如下：

１．按上述程序啟動執(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。

２．修改主程序如下，按下按鈕后主程序即掉入死循環(huán)中。

ＬＯＯＰ：ＣＰＬＰ１．０

ＭＯＶＲ６，＃８０Ｈ

ＭＯＶＲ７，＃０Ｈ

ＴＴ１：ＤＪＮＺＲ７，ＴＴ１

ＤＪＮＺＲ６，ＴＴ１

ＪＮＢ００Ｈ，ＬＯＯＰ；受干擾否？

ＳＴＯＰ：ＬＪＭＰＳＴＯＰ；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。

ＬＯＯＰ：ＣＰＬＰ１．０

ＭＯＶ３０Ｈ，＃０；復位軟件ＷＡＴＣＨＤＯＧ計數(shù)器

ＬＯＯＰ：ＣＰＬＰ１．０

ＭＯＶＲ６，＃８０Ｈ

ＭＯＶＲ７，＃０Ｈ

ＴＴ１：ＤＪＮＺＲ７，ＴＴ１

ＤＪＮＺＲ６，ＴＴ１

ＪＮＢ００Ｈ，ＬＯＯＰ；受干擾否？

ＳＴＯＰ：ＬＪＭＰＳＴＯＰ；掉入死循環(huán)。

Ｔ１中斷子程序修改如下：

ＰＴ１：ＣＰＬＰ１．２；中斷程序發(fā)光二極管閃爍

ＩＮＣ３０Ｈ

ＭＯＶＡ，３０Ｈ

ＡＤＤＡ，＃０ＦＤＨ

ＪＣＥＲＲ；達到３次否？

ＲＥＴＩ

ＥＲＲ：ＬＪＭＰＳＴＡＴ；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)。

４．在所有指令中，只有ＲＥＴＩ指令能清除中斷激活標志。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：

ＰＴ１：ＣＰＬＰ１．２；中斷程序發(fā)光二極管閃爍

ＩＮＣ３０Ｈ；軟件ＷＡＴＣＨＤＯＧ計數(shù)器增值

ＭＯＶＡ，３０Ｈ

ＡＤＤＡ，＃０ＦＤ

ＪＣＥＲＲ；達到３次否？

ＲＥＴＩ

ＥＲＲ：ＣＬＲＥＡ；關中斷

ＣＬＲＡ；準備復位地址（００００Ｈ）

ＰＵＳＨＡＣＣ

ＰＵＳＨＡＣＣ

ＲＥＴＩ；清除中斷激活標志并復位

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向００００Ｈ的任務。按這樣改好后程序再運行，結果仍不理想：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移到低級中斷中，則按下按鈕后低級中斷必然被關閉：

ＬＯＯＰ：ＣＰＬＰ１．０

ＭＯＶＲ６，＃８０Ｈ

ＭＯＶＲ７，＃０Ｈ

ＴＴ１：ＤＪＮＺＲ７，ＴＴ１

ＤＪＮＺＲ６，ＴＴ１

ＳＪＭＰＬＯＯＰ

ＰＴ０：ＣＰＬＰ１．１

ＪＢ００Ｈ，ＳＴＯＰ

ＲＥＴＩ

ＳＴＯＰ：ＬＪＭＰＳＴＯＰ；掉入死循環(huán)。

仔細分析后可能得出結論：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。

５．修改出錯處理如下：

ＥＲＲ：ＣＬＲＥＡ；正確的軟件復位入口

ＭＯＶ６６Ｈ，＃０ＡＡＨ；重建上電標志

ＭＯＶ６７Ｈ，＃５５Ｈ

ＭＯＶＤＰＴＲ，＃ＥＲＲ１；準備次返回地址

ＰＵＳＨＤＰＬ

ＰＵＳＨＤＰＨ

ＲＥＴＩ；清除中斷激活標志

ＥＲＲ１：ＣＬＲＡ

ＰＵＳＨＡＣＣ

ＰＵＳＨＡＣＣ

ＲＥＴＩ；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

ＮＯＰ

ＮＯＰ

ＬＪＭＰＳＴＡＴ

改成：

ＮＯＰ

ＮＯＰ

ＬＪＭＰＥＲＲ

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