提高单片机应用系统可靠性的软硬件技术

提高单片机应用系统可靠性的软硬件技术

摘要：单片机日益广泛的使用，因此对于单片机的使用操作系统的可靠性和安

全性也有了越来越高的要求。尤其是对于工业过程的控制、交通管理、金融以及

通讯等测控系统，最主要的技术指标就是可靠性。因为系统一旦出现任何的问题

和故障，就会造成生产过程混乱、指挥以及监控系统的迟钝等不良后果。文中简

单介绍了几种提升单片机应用系统可靠性的方式和措施。

关键词：单片机；杭干扰；可靠性

1.单片机设计模型和概述分析

可靠性的设计模型方面主要是表达单片机反用系统从激励到响应的唯一过程环节，也就

是按照可靠性最大化设计模型，对于软件的设计来说最主要的就是能够保证这个过程中空间

的运用，应用系统程序必须要能够按照给定的顺序进行运行。

2.单片机应用系统硬件可靠性设计

单片机应用系统的硬件可靠性设计主要是从供电系统稳定性、印刷电路板布线、提高电

元件可靠性、双机冗余设计这几个方面进行。

2.1供电系统稳定性

提高单片机应用系统供电系统稳定性可以防比干扰从电源系统进入单片机。具体的做法

是采用交流稳压器保证单片机应用系统供电稳定性;采用隔离变压器来除高频噪声;采用低通

滤波器除掉工频干扰。同时一定要保证供电功率足够单片机应用系统使用，单片机应用系统

主机部分要采用单独的稳压电源。

2.2印刷电路板布线

单片机应用系统的电路板印刷布线应采用可以提供较好的接地网的多层印制电路板，这

样就可以较好的避免地电位差和元件的祸合电路板中要进行合理的分区设计，地线要注意保

持有序的和电源端的地线连接。为了使硬件系统更好的具有可靠性，要保证元件面和焊接面

不得平行，防比出现较大的寄生祸合，信号线之间的距离要合理的调大防比干扰。

2.3提高电元件的可靠性

进行单片机应用系统的硬件制造时要选用高质量的电元件，同时对于选定品牌的电元件

要进行相应的测试和筛选，一定要保证电元件的可靠性，防比因为电元件质量问题导致单片

机应用系统的可靠性降低。在进行单片机应用系统硬件设计时也要考虑选用技术参数有适当

余量的电元件。

2.4双机冗余设计

在单片机应用系统中一些对可靠性要求较高的地方，要采用双机冗余设计。这种单片机

应用系统有主机和从机两部分，正常情况下由主机进行正常运行控制，一旦主机出现故障，

仲裁器会自动的切断主机的控制权限，使从机发挥功能，完成相应的运行控制这种双机冗余

设计可以进一步的增强单片机应用系统的硬件可靠性。

3.软件可靠性设计

3.1指令冗余

一般情况下，CPU获取指令的过程是先进行获得操作码，随后根据操作码的指令在获得

相应的操作数。所谓的指令冗余既是讲在那些需要注意的关键部位进行一些特殊操作，这些

特殊操作便是要人工进行加人一些单节指令。然而由于指令冗余仅仅是可以让整个系统在错

误的代码处运转下去，却不能将错误的代码进行纠偏，不能有相应的扭转错误程序的功能，

所以要达到这一目的需要下面的相应技术进行实现:

3.2软件技术

在系统出现一些错误指令或者操作之后，会将整个系统带人一个死胡同，并且系统会在

其中进行重复的循环，进而引起整个系统的死机。所以为了应对这一问题需要使用相应的系

统看门狗，这一程序可以使得系统在处于死循环之后有效的摆脱循环状态，从而恢复相应的

正常运转。在现实运用过程中，为了检验系统是否处于死胡同中，需要定期的进行中断检验。在现实工业化生产使用中，如果有较为严重的干扰情况出现，就会对这种中断操作产生破坏，

这种情况下回关闭中断，进而引起看门狗失去了相应的作用。用定时器TO监视定时器Tl，

用定时器Tl监视丰程序，主程序监视定时器TO。

有一种较为理想的看门狗软件，它是使用的环形结构的软件，它具有较好的抗击干扰的

能力，能够在很大程度上提高系统整体的抗干扰能力，保证了系统运行的可靠性。对于那些

需要市场运用T1定时器进行系统监控的系统而言，可以降低定时器的中断次数，进而使用

串口中断软禁进行监控。总体而言，不能为了某一零部件或一小部门系统的运行而影响整个

系统的正常使用，因此在对其进行设计时应该讲全盘系统考虑在内，准确考虑系统的合理性。对于看门狗软件需要使用定时器进行定时监控，为了避免因此而带来的相应限制，需要采用

一些相应的处理方式与方法，将看门狗与其他的软件通用一个定时器，这样不仅可以提高运

行效率还可以降低成本与系统的复杂性。

3.3检查RAM区标志数据及时发现严重干扰

这种方式便是要在这一区域选定几个相对稳定的单元结构，在初始化程序运转过程中，

将相应的单位参数设置成固定值，这样便能够保证在系统的运转过程中不会出现设置跑飞的

情况。另外，如果系统真出现了跑飞的情况，也可以根据报警系统的报警及时发现，进而排

出相应的干扰，提高系统的运行效率。另外，为了避免这种跑飞情况出现，可以在系统的正

常运行中进行相应的单元检查，在检查过程中一旦发现有相应的偏差出现便可以对其进行及

时更改，避免出现运行偏差。

3.4刷新输出端口

在单片机的输出口遇到相应的干扰时，可以通过输出口的干扰排出功能进行相应的刷新，这种功能主要是对单片机的输出口进行相应的刷新，对输出口的相应数据与状态进行纠偏，

保证单片机输出端的正常运转与输出。

4.结语

总体而言，计算机应用软件的开发是一项复杂而系统的工作，而编程语言的选择是重要

的环节。从诸多的编程语言中选择出最合适的语言，是一件不简单的事情。软件开发者应当

全面了解各种编译语言的特点，不断探索和实践，才能在面对不同的软件开发中选择更适合

的编译语言。

参考文献

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