微控制器的抗干擾軟件編程方法

微控制器的抗干擾軟件編程方法:微控制器越來(lái)越多地用于各種電子應(yīng)用之中，例如自動(dòng)化、工業(yè)控制和用戶產(chǎn)品市場(chǎng)中。隨著金屬氧化物半導(dǎo)體的硅晶體管幾何尺寸的不斷下降，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁兼容性（EMC）問(wèn)題，成為采用小尺寸器件進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的主要問(wèn)題。
在嵌入式微控制器內(nèi)部，對(duì)于內(nèi)部產(chǎn)生的電磁發(fā)射，采用軟件措施的效果并不明顯。因?yàn)榘l(fā)射主要是由于CPU中的內(nèi)部時(shí)鐘和噪聲所引起，而且高速開關(guān)電流是由微控制器中的多種不同的門所形成。如果芯片版面設(shè)計(jì)沒有考慮電磁兼容性，那么外部的PCB（印制電路板）將會(huì)大大的增強(qiáng)那些不必要的噪聲信號(hào)。所以在很多設(shè)計(jì)中，采用軟件很難消除這種固有的電子發(fā)射影響。但是，在控制器應(yīng)用中，抑制外來(lái)干擾的效果卻可采用軟件的方式來(lái)加強(qiáng)。本文給出了探討一些常用設(shè)計(jì)技巧和應(yīng)用的探討。
一、內(nèi)嵌抗干擾軟件
在很多的應(yīng)用中，用簡(jiǎn)單的抗干擾設(shè)計(jì)，就可以將一個(gè)微控制器的干擾抑制效果大大提高。這種抗干擾設(shè)計(jì)的魅力就在于實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的費(fèi)用較低，還可以節(jié)省PCB板上硬件成本。
抗干擾設(shè)計(jì)的常用技巧如下：
1. 刷新端口引腳（Refreshing port pins）：
抗干擾軟件最簡(jiǎn)單的一個(gè)例子就是可以不斷地更新I/O端口和一些重要的寄存器。在大多數(shù)微控制器的應(yīng)用中，軟件將會(huì)執(zhí)行一個(gè)有規(guī)律的主循環(huán)。由于微控制器的I/O端口通常位于靠近連接焊點(diǎn)（bond pads），而這些焊點(diǎn)通常是位于芯片的邊沿。當(dāng)一個(gè)確定振幅的噪聲施加到微控制器時(shí)，噪聲將會(huì)從芯片的邊沿向內(nèi)傳入硅晶體中。這意味著芯片邊沿的邏輯電路最容易被外部噪聲源所破壞，輸入/輸出電路就屬于這種類型。因此有規(guī)律的更新數(shù)據(jù)寄存器和數(shù)據(jù)說(shuō)明寄存器，就可以把這種故障的威脅降低。
2. 檢測(cè)輸入腳（Polling inputs）：
另一個(gè)方法就是采用多次讀輸入腳數(shù)據(jù)，且取平均值作為該腳的正確數(shù)據(jù)方式。其典型應(yīng)用就是用軟件每隔10ms讀一次鍵盤，以保證真實(shí)的鍵入發(fā)生。這種表決式做法被稱作反彈跳保護(hù)。作為一種高頻率檢測(cè)某個(gè)端腳的HC05代碼的實(shí)例如圖1所示。
圖1的程序可以很迅速的連續(xù)讀出該端口，如果有3次讀出結(jié)果相同，那么CPU將以進(jìn)位標(biāo)志的狀態(tài)作為讀結(jié)果返回（這是HC05 CPU的BRSET和BRCLR的一個(gè)固有特征）。這個(gè)程序的問(wèn)題在于當(dāng)輸入引腳是處于很嘈雜的環(huán)境時(shí)，CPU將會(huì)按這個(gè)程序持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，這在那些對(duì)時(shí)間要求較苛刻的應(yīng)用中是不實(shí)際的。更好的一個(gè)程序就是多次讀出輸入引腳，并使寄存器遞增，如果結(jié)果小于某個(gè)數(shù)，那么就將它當(dāng)作0；如果大于某個(gè)數(shù)，就作為1。這個(gè)程序通常會(huì)在有限時(shí)間內(nèi)退出，以保證不會(huì)妨礙到該應(yīng)用中所有其他的運(yùn)行。
3. 標(biāo)記通過(guò)（Token Passing）：
在一些重要的處理中，標(biāo)記通過(guò)以確認(rèn)任務(wù)已進(jìn)入受控方式而未失去控制。標(biāo)記通過(guò)可以利用RAM里未用到的空間來(lái)完成。在應(yīng)用的一段特定時(shí)間間隔里，該軟件將通過(guò)許多未用的RAM空間循環(huán)一個(gè)1。在任何一個(gè)重要任務(wù)被執(zhí)行之前，這種循環(huán)檢查將會(huì)得出結(jié)果。如果檢測(cè)通過(guò)，該任務(wù)將會(huì)被執(zhí)行。如果沒通過(guò)，則說(shuō)明微控制器是從未指定的跳轉(zhuǎn)進(jìn)入該任務(wù)，那么就跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行一個(gè)初始化程序。見圖2。