单片机指令冗余技术

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单片机指令的错误处理方法

单片机指令的错误处理方法

单片机指令的错误处理方法在单片机的开发过程中,指令的正确执行是保证系统正常工作的关键。

然而,由于硬件故障、编程错误或者外部干扰等原因,指令的执行可能会出现错误。

针对这种情况,开发人员需要采取一些方法来处理指令错误,以确保系统的可靠性和稳定性。

本文将介绍一些常用的单片机指令错误处理方法。

一、错误检测与纠正技术错误检测与纠正技术是处理指令错误的基础。

通过在指令执行过程中添加校验位或冗余码等信息,可以检测和纠正指令传输中的错误。

常用的错误检测与纠正技术包括奇偶校验、循环冗余校验(CRC)、海明码等。

奇偶校验是一种简单有效的错误检测技术。

通过在指令传输的每个字节中添加一个奇偶校验位,当传输过程中出现错误时,接收端可以通过奇偶校验位来检测错误的位置。

如果发现错误,可以采取重新传输或纠正错误的措施。

循环冗余校验(CRC)是一种广泛应用的错误检测技术。

通过在指令传输的数据帧尾部添加一个校验码,接收端可以通过计算校验码来检测数据传输中的错误。

CRC可以快速检测错误,并且可以纠正一部分错误,提高了系统的可靠性。

海明码是一种高级的错误检测和纠正技术。

它通过在指令传输的数据中添加冗余位,可以检测和纠正多个错误。

海明码广泛应用于存储器、通信和计算机系统等领域,提供了高度可靠的错误检测和纠正功能。

二、异常中断处理在单片机的指令执行过程中,可能会出现一些异常情况,如除零错误、溢出错误、非法指令等。

这些异常情况会导致系统崩溃或者产生错误结果,因此需要进行异常中断处理。

异常中断处理是通过响应异常事件,并采取相应的措施来保证系统的正常运行。

当发生异常情况时,单片机会跳转到事先定义好的异常处理程序,并通过该程序来处理异常事件。

异常处理程序可以采取恢复现场、清除错误状态、重新执行指令等方式来处理异常情况,以确保系统的稳定性和正确性。

三、错误处理算法和逻辑在单片机的程序开发过程中,可以通过编程来实现一些错误处理算法和逻辑,以处理指令错误。

一种高可靠性单片机冗余系统设计

一种高可靠性单片机冗余系统设计

一种高可靠性单片机冗余系统设计郭观七摘要本文扼要分析了带专用检测转换电路的单片机双机冗余系统存在的可靠性问题,提出了利用单片机串行口替换专用检测转换电路,通过串行通信相互检测主备机工作状态,由软件完成备机切换成主机的设计思想,并给出了此类系统的软件模板。

关键词单片机,冗余,切换1 冗余系统的硬件结构冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术,是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。

本文重点介绍一种高效、实用的单片机冗余系统设计技术。

在进行冗余系统设计之前,要综合考虑系统的可靠性要求和合理的价格两方面,确定采用元器件冗余还是采用全系统冗余。

对于一类要求连续不间断工作的对可靠性有特殊要求的单片机小型应用系统,由于系统的成本不是主要的设计考虑因素,因此,采用包括单片机、扩展电路、电源和外设双备份的全系统冗余,不但可简化设计方案,还可大大地提高应用系统的可靠性。

这种冗余系统具有如图1所示的典型硬件结构。

图1在图1所示的系统中,U1和U2单元的软硬件结构完全相同。

如有必要,在设计各单元时,通过采用自诊断技术,软件陷阱或Watch dog等系统自行恢复措施可使单元可靠性达到最大限度的提高。

系统正常运行时,U1和U2中的一个单元处于正常工作状态(把该单元称为主机),完成应用功能,而另一个单元(备机)处于等待备用状态。

当检测转换电路检测到主机不能正常工作时,自动启动备机进入正常运行状态,完成应用功能。

此时,可对故障单元进行脱线维护,在排除其故障后,可使其联机进入等待备用状态。

显然,这种冗余系统已大大提高了应用系统的可靠性,并基本保证了应用系统的不间断运行。

但仔细分析,就会发现存在以下不足之处:.系统存在可靠性瓶颈,当检测转换电路自身出现故障时,不能监视主备机状态,也无法完成主备机自动切换功能;.对于某些冗余系统,当备机需要实时保留主机的数据备份时,检测转换电路无法完成主备机之间的数据通信功能;.由于需要设计检测转换电路,系统设计和实现复杂,引入了附加的不可靠因素。

PIC单片机抗干扰设计

PIC单片机抗干扰设计

PIC单片机抗干扰设计摘要:单片机已经普遍应用到各个领域,对其可靠性也提出了更高的要求。

影响单片机可靠性的因素很多,但是抗干扰性能是最重要的一个因素之一。

本文对PIC单片机抗干扰设计主要从硬件干扰抑制技术和软件干扰抑制技术两个大方面来进行分析。

关键词:PIC单片机抗干扰硬件软件1 硬件干扰抑制技术1.1 采用合理的隔离技术采用合理的隔离技术对单片机抗干扰起着非常重要的作用。

隔离不仅能够将外来干扰信号的通道阻断,而且还可以通过控制系统与现场隔离实现抗干扰目的,使得彼此之间的串扰最大限度地降低。

常用的隔离技术主要包括变压器隔离方式、布线隔离方式、光电隔离方式和继电器隔离方式等。

1.2 合理选择系统时钟PIC单片机系统时钟频率为0~20MHz,时基震荡方式主要有四种,每一种时基震荡方式由不同的时基频率相对应:外接电阻电容元件的阻容振荡方式RC,频率为0.03MHz~5MHz;低频晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式LP,频率为32.768kHz或200kHz;标准晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式XT,频率为0.2MHz~4MHz;高频晶体振荡器/陶瓷谐振器振荡方式HS,频率为4MHz~20MHz。

外接方式主要有三种:外接晶体振荡器/陶瓷谐振器、外接时钟电路、外接RC。

用户在选择基振荡方式和外接方式时可根据PIC单片机应用系统的性能、应用场合、价格等因素来进行。

外接时钟属于高频噪声源,从可靠性方面来讲,不仅会干扰本应用系统,而且还能够干扰外界。

频率越高越容易成为噪声源,因此应采用低频率的系统时钟,但是必须把与系统性能要求相符作为前提条件。

1.3 合理设计电路板在电路板设计时,不要只是采用单一的PCB板进行,而应尽可能多的采用多层PCB板来进行,其中一层用作接地,而另外一层用作电源布线,这样就使得退耦电路形成,同时,这样的电路其屏蔽效果也比较好。

如果对空间没有任何的硬性规定,同时要成本因素进行考虑,此时在设计电路板时就可以采用单层或者双层的PCB板进行布线,这样需要从电源单独引电源线进行布线,并将其逐个分配到每个功能电路中,另外,还要将所有的地线汇集到靠近电源地的一个点上。

基于80C51FXX单片机的双冗余控制系统的实现

基于80C51FXX单片机的双冗余控制系统的实现
成本上 都大 大增加 。可 靠性越 高 , 成本 就越 高 , 以在 所 实际应 用 的过程 中 , 权衡 好 系统 可 靠性 要 求 和 成 本 要 之 间的关 系。
相 对于 三冗余 控 制 , 冗 余 主要 针 对 的是 系 统 工 . 双
作 时 出现 的硬 件 上 一些 可 能 出现 的意 外 故 障 , 如 电 例 路 中尖 峰脉 冲导致其 中一路控 制 系统重启 或 者程 序 跑 飞, 这在 实时 控 制 系统 中是 绝对 不 允 许 的 。在 这 种情
平变 换 电路 、 I 元 和检 测 单 元 之 间 的双 端 口 R M PD单 A 数 据 交换单 元 , 以及后 端 的检测 电路 , 采用 了双 路冗 均
元输 出 , 端 的 电平 变换 电路 对 输 出的模 拟 信 号 进 行 后
变换 , 来 驱 动后 端 的伺 服 器 ; 伺 服 器前 端 , 专 用 用 在 有
图 1 系统 框 图
况下 , 只需要 双冗 余 判决 系统 根 据 故 障情 况 控 制 相 应
的切换电路切掉故障回路 , 且在实际应用中 , 结构相对 简单 , 成本 低 , 以满 足一 定可靠 性要 求 的工程 应用 。 可
3 冗余控制 的实现
整个 系 统 由飞 控 计 算 机 发 出 的 上 位 机 指 令 来 控 制, 所有 回路 均采 用 了双 冗余 措 施 。前 端 飞 行 器 机翼
劣工作 环境下 的计算 机控 制 系统 , 系统 安全 性 、 对 可靠 性、 可用 性 的要 求更 高 , 错控 制系统 可 以保证 系 统 能 容 安全 、 可靠 地工作 。在实 际应用 中 , 余系 统 一般 分 为 冗 双冗 余 系统和 三冗余 系统 。

循环冗余校验码的单片机及CPLD实现

循环冗余校验码的单片机及CPLD实现

循环冗余校验码的单片机及CPLD实现1 基本原理串行数据的差错检验是保证数据正确的必要手段,通常采用奇遇校验法和循环冗余校验法。

这两种方法都是通过冗余数据来提供必要信息。

奇偶校验法适用于以字节为单位数据传输。

例如用偶校验传送1 个ASCII 字符时,要附加1个校验位,从而使全部9 位中1 的个数为偶数。

奇偶校验简单易行,但当数据崩溃或出现多位错误时,往往不能检验出来,因而可靠性不高。

循环冗余码校验法利用了循环和反馈机制,校验码由输入数据与历史数据经过较为复杂的运算而得到。

因此,冗余码包含了更为丰富的数据间的信息,可靠性更高。

校好的循环冗余码可校验出以下错误:①全部数据位任意奇数个位出错;②全部数据位中任意连续2 位出错;③处于一个8 位时间窗内的任1~8 位数据出错。

使用循环冗余码校验方法通信时,发送方先计算待发数据的校验码,然后将数据与校验码起发出;接收方接收数据的同时进行循环冗余码的计算,并将计算结果与来自发送方的校验码相比较,如不相同表示传输过程中出现了错误,接收方必须通知发送方再次发送该组数据。

假设要传输64 位数据(最后8 位是校验码),并使用多项式x8+x5+x4+1 来产生8 位循环冗余校验码(以下简称CRC 码)。

其逻辑结构可用异或门和移位寄存器表示,如图1 所示。

寄存器的值即为输入数据的CRC 码。

首先来输入数据与最低位的异或值,如为0,只需将当前CRC 码逻辑右移1 位(首位补零),即可得到新CRC 码;如为1,则将当前CRC 码与18H 异或,再循环右移1 位即可。

该校验码有以下特点:①当输入的8 位数据(低位在前)与当前CRC 码相同时,输出的CRC 码将是零。

因此,当包含8 位CRC 码的全部64。

(完整word版)单片机名词解释

(完整word版)单片机名词解释

单片机名词解释一、名词解释1.微处理器:即中央处理器CPU,它是把运算器和控制器集成在一块芯片上的器件总称。

2.单片机(单片微型计算机):把CPU、存储器、I/O接口、振荡器电路、定时器/计数器等构成计算机的主要部件集成在一块芯片上构成一台具有一定功能的计算机,就称为单片微型计算机,简称单片机。

3.程序计数器:程序计数器PC是一个不可寻址的16位专用寄存器(不属于特殊功能寄存器),用来存放下一条指令的地址,具有自动加1的功能。

4.数据指针:数据指针DPTR是一个16位的寄存器,可分为两个8位的寄存器DPH、DPL,常用作访问外部数据存储器的地址寄存器,也可寻址64K字节程序存储器的固定数据、表格等单元。

5.累加器:运算时的暂存寄存器,用于提供操作数和存放运算结果。

它是应用最频繁的寄存器,由于在结构上与内部总线相连,所以一般信息的传送和交换均需通过累加器A。

6.程序状态字:程序状态字PSW是一个8位寄存器,寄存当前指令执行后的状态,为下条或以后的指令执行提供状态条件。

它的重要特点是可以编程。

7.堆栈:堆栈是一组编有地址的特殊存储单元,数据遵循先进后出的存取原则。

栈顶地址用栈指针SP指示。

8.软件堆栈:通过软件唉内部RAM中定义一个区域作为堆栈(即由软件对SP设置初值),称软件堆栈。

9.振荡周期(晶振周期):振荡电路产生的脉冲信号的周期,是最小的时序单位。

10.时钟周期:把2个振荡周期称为S状态,即时钟周期。

1个时钟周期=2个振荡周期。

11.机器周期:完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。

1个机器周期=12个振荡周期。

12.指令周期:执行一条指令所需的全部时间称为指令周期。

MCS-51单片机的指令周期一般需要1、2、4个机器周期。

13.地址/数据分时复用总线:是指P0口用作扩展时,先输出低8位地址至地址锁存器,而后再由P0口输入指令代码,在时间上是分开的。

14.准双向并行I/O口:当用作通用I/O口,且先执行输出操作,而后要由输出变为输入操作时,必须在输入操作前再执行一次输出“1”操作(即先将口置成1),然后执行输入操作才会正确,这就是准双向的含义。

单片机应用系统中的_看门狗_电路及低成本实现

单片机应用系统中的_看门狗_电路及低成本实现

, 看 门 狗 电路 如 图 1 所 示. 图 中
! 63!
2008 年
商丘职业技术学院学报
74LS123 触发器的输入端接高电平 , 负脉冲触发 . 第一个触发器工作状态由单片机 P1 口的 P1 . 7 控制, 系统 开始工作时 , P1 . 7 向 2A 端输入一个负脉冲, 使 2Q 端产生一个正跳变, 但并不能触发第二个单稳态触发器 动作, 1Q 端仍为低电平. P1 . 7负触发脉冲的时间间隔取决于系统控制主程序运行周期 . 在单片机应用系统 应用程序设计中 , 软件流程要设计成循环结 构. 发出喂狗信号的指令包 含在主程序中, 使用 CLR P1 . 7和 SETB P1. 7 两条指令. 如果主程序运行周期小于单稳态触发器的暂态时间 , 则当单片机正常运行时 , 将不断 重新触发第二个单稳态触发器, 其输出端 2Q 端始终保持高电平, 1A 端保持高电平 , 第一个单稳态触发器就 不会产生动作. 如果单片机受到干扰 , 产生了死循环, 那么第二单稳态触发器的暂态时间内 , 就不会出现送 给 2A 端的负脉冲 , 第二个单稳态触发器脱离暂态 , 2Q 端回到低电平触发第一个单稳态触发器翻转到暂态 , 1Q 端产生脉冲信号, 使单片机可靠复位, 系统运行的可靠性大大提高.
[ 2 ] 374- 375
.
图 2 由计数器构成的 看门狗 电路
2 . 3 由门电路构成 看门狗 电路 在电路的设计中往往会有多余的门电路, 这时可以用作 看门狗 电路 , 既降低了成本, 又提高了电路的 可靠性 . 电路形式可以有很多种 , 特别在 89C1051 / 2051 的应用电路中, 利用其 P1 . 0 /P1. 1 口没有上拉电阻 的特点 , 可以用两个 CMOS 门电路 ( 本例中是六反相器 CD4069 中的两个空余反相器 ) 设计一个极简单的低 成本 看门狗 电路, 如图 3 . 由于需要的定时时间比较长 , 因此只能使用输入阻抗高的 CMOS 门电路, 当然也 ! 64!

单片机指令编程的常见错误与解决方法

单片机指令编程的常见错误与解决方法

单片机指令编程的常见错误与解决方法在单片机指令编程过程中,往往会遇到各种问题和错误。

这些问题可能导致程序无法正常运行或者出现意料之外的结果。

本文将介绍一些常见的错误,以及相应的解决方法,帮助程序员更好地进行单片机指令编程。

一、编码错误编码错误是指在编写指令时出现的错误,包括语法错误和逻辑错误。

语法错误是最基本的错误,常见的有拼写错误、缺少分号等。

逻辑错误则是指程序的逻辑不正确,导致程序无法按照预期的方式执行。

解决方法:1. 仔细检查代码,查找并修复语法错误。

2. 使用调试工具,逐步执行代码,观察程序的执行过程,找出逻辑错误的根源。

3. 采用模块化编程方法,将程序划分为多个相对独立的模块,降低程序的复杂性,便于调试和维护。

二、寄存器配置错误单片机中的寄存器是非常重要的,它们用来存储程序的运行状态和数据。

配置寄存器时,如果设置不正确,可能导致程序无法正常运行。

解决方法:1. 仔细查阅单片机的手册或者数据手册,确保对寄存器的配置有充分的了解。

2. 逐个检查寄存器的配置,确保每个寄存器的值都正确设置。

3. 使用调试工具,观察寄存器的状态,排除配置错误的可能性。

三、时钟设置错误单片机的时钟是程序运行的基础,对于某些需要实时操作的程序尤为重要。

时钟设置错误可能导致程序时序不正确,无法正常执行。

解决方法:1. 确保时钟源的选择正确,并选择合适的分频系数。

2. 配置好时钟控制寄存器,确保时钟的频率满足程序运行的要求。

3. 使用专业的时钟分析工具,对时钟信号进行分析和调试,确保时钟信号的准确性和稳定性。

四、中断处理错误中断是单片机的重要功能,可以实现对外部事件的响应。

如果中断处理错误,可能导致程序的执行流程混乱,无法正常处理中断事件。

解决方法:1. 确保中断向量表的设置正确,每个中断向量都与对应的中断服务程序相对应。

2. 配置中断控制器,使能或禁止某些中断,确保中断的优先级设置正确。

3. 定期检查中断服务程序的正确性,确保程序在中断发生时能够正确响应。

单片机复位电路

单片机复位电路
软件陷阱:
就是一条引导指令,将其插入到程序中,一旦程序跑飞,就强行将 乱飞的程序引向一个指定的地址,在那里有一段专门对程序出错进行处 理的程序。
谢谢
指令冗余:
为了使“乱飞”程序迅速纳入正轨,应该多用单字节指令,并在 关 键地方插入一些空操作指令NOP或将有效单字节指令重写,这就叫做指 令冗余。例如要在某个输出口上输出一个高电平去驱动一个外部器件, 如果只送一次“1”,那么,当干扰来临时,这个“1”就有可能变成“0” 了。正确的处理方式是,定期刷新这个“1”。那么,即使偶然受了干扰, 它也能恢复回来。
硬件看门狗是利用了一个定时器,来监控主程序的运行,也
就是说在主程序的运行过程中,我们要在定时时间到之前对定时 器进行复位如果出现死循环,或者说PC指针不能回来。那么定 时时间到后就会使单片机复位。常用的WDT芯片如 MAX813 ,5045, IMP 813等,价格4~10元不等.。软件看门狗技术
程序跑飞:
系统受到某种干扰后,程序计数器的值偏离了给定的唯一变化历 程,导致程序运行偏离正常的运行路径。
程序需要:
3、复位的作用
启动时复位,使CPU及系统各部件处于确定的初始状态,并从初始状态 开始工作;
当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为了摆脱困境, 也须按复位键重新启动;
其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程 序;
复位操作还对其他一些寄存器有影响
4、怎样实现复位
在51单片机中,当RST引脚为高电平并且保持至少两个机器周 期以上就能实现复位。
5、复位电路的内部结构
在RST端出现高电平后的第 二个周期,执行内部复位以 后每个周期执行一次直至 RST端变为低电平。

简单有效的单片机CRC快速算法

简单有效的单片机CRC快速算法

简单实用的单片机CRC快速算法1 引言CRC(循环冗余码)检验技术广泛应用于测控及通信领域。

在很多情况下,CRC计算是靠专用的硬件来实现的,但是对于小型低成本的单片机系统来说,若要在没有这些硬件的支持下实现CRC检验,首先要解决的就是如何通过软件高效快速地完成CRC计算的问题,也就是CRC算法的问题。

这里将提供两种算法,它们稍有不同,一种适用于程序空间大一些的51系列等单片机,另一种适用于程序空间的使用条件十分苛刻的PIC单片机。

这些算法按字节进行计算,仅使用查表和简单的异或运算等操作,所以,计算过程相当简捷,而计算速度却很快。

下面先简述一下CRC原理,然后再以CRC-CCITT标准生成多项式为例对算法进行说明,并给出一个51系列单片机子程序和一个PIC单片机子程序。

2 CRC原理CRC检验原理实际上就是在一个p位二进制数据序列之后附加一个r位二进制检验码(序列),从而构成一个总长为n=p +r位的二进制序列,例如,p位二进制数据序列D=[dp-1dp-2 ......d1d0],r位二进制检验码R=[rr-1 rr-2....r1 r0],所得到的这个n位二进制序列就是M=[dp-1dp-2 ......d1d0 rr-1 rr-2....r1 r0];附加在数据序列之后的这个检验码与数据序列的内容之间存在着某种特定的关系。

如果因干扰等原因使数据序列中的某一位或某些位发生错误,这种特定关系就会被破坏,因此,通过检查这一关系, 就可以实现对数据正确性的检验。

校验码R是通过对数据序列D进行二进制除法取余式运算得到的,它被一个称为生成多项式的(r+1)位二进制序列G =[gr gr-1 .... g1 g0]来除,用多项式形式表示为其中,xrD(x)表示将数据序列D左移r位(即在D的末尾再增加r个0位),Q(x)代表这一除法所得的商,R(x)就是所需的余式。

这一运算关系还可以用式(2)来表达其中,Re[ ]表示对括号内的式子进行取余式运算。

中英文互译

中英文互译

单片机也被称为微控制器(Microcontroler),单片机由芯片内仅有CPU 的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU 集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成。

早期的单片机都是8 位或 4 位的。

其中最成功的是INTEL 的8031,因为简单可靠而性能不错获得了好评。

此后在8031 上发展出了MCS51 系列单片机系统。

基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

随着工业控制领域要求的提高,开始出现了16 位单片机。

90 年代后随着消费电子产品大发展,单片机技术得到了巨大的提高。

随着INTEL i960 系列的出现,特别是后来的ARM 系列的广泛应用,32 位单片机迅速取代16 位单片机的高端地位,并且进入主流市场。

而传统的8 位单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起80 年代提高了数百倍。

目前,高端的32 位单片机主频已经超过300MHz,性能直追90 年代中期的专用处理器。

当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在单片机上。

作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows 和Linux 操作系统。

单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统。

事实上单片机是世界上数量最多的计算机。

现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。

手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2 部单片机。

而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。

汽车上一般配备40 多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC 机和其他计算的综合,甚至比人类的数量还要多。

在单片机应用中,单片机的系统软件抗干扰和单片机的编程调试一直困扰着初学者。

本文就简单的介绍这两个问题。

单片机系统软件抗干扰方法在提高硬件系统抗干扰能力的同时,软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。

单片机原理与应用第二版(张毅刚主编)课后习题答案.pdf

单片机原理与应用第二版(张毅刚主编)课后习题答案.pdf

1.答:系统连接简单:I2C 总线系统的基本结构如图12-7。

I2C 总线系统直接与具有I2C 总线接口的各种扩展器件(如存储器、I/O 芯片、A/D、D/A、键盘、显示器、日历/ 时钟)连接。

I2C 总线对各器件寻址采用纯软件的寻址方法,无需片选线的连接,这样就大大简化了总线数量,系统各部件之间的连接只需两条线。

数据传输速率较高:在标准I2C 普通模式下,数据的传输速率为100kbit/s ,高速模式下可达400kbit/s 。

2.答:I2C 总线的起始信号和终止信号都由主机发出,在起始信号产生后,总线就处于占用状态;在终止信号产生后,总线就处于空闲状态。

由图12-9 见起始信号和终止信号的规定。

(1)起始信号(S)。

在SCL线为高电平期间,SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号,只有在起始信号以后,其他命令才有效。

(2)终止信号(P)。

在SCL线为高电平期间,SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。

随着终止信号的出现,所有外部操作都结束。

3.答:无论I2C 总线上的数据传输方向由寻址字节中的数据传输方向位规定:寻址字节器件地址引脚地址方向位DA3 DA2 DA1 DA0 A2 A1 A0 R/ =1,表示主机接收(读)。

R/ =0,表示主机发送(写)。

4.答:单片机对I2C 总线中的器件寻址采用软件寻址,主机在发送完起始信号后,立即发送寻址字节来寻址被控的从机,寻址字节格式如题 3 所示。

7 位从机地址即为“DA3、DA2、DA1、DA0”和“A2、A1、A0”。

其中“DA3、DA2、DA1、DA0”为器件地址,是外围器件固有的地址编码,器件出厂时就已经给定。

“A2、A1、A0”为引脚地址,由器件引脚A2、A1、A0 在电路中接高电平或接地决定(见图12-12)。

5.答:I2C 总线数据传送时,传送的字节数(数据帧)没有限制,每一字节必须为8 位长。

数据传送时,先传送最高位,每一个被传字节后面都须跟 1 位应答位(一帧数据共9 位),如图12-10。

单片机软件可靠性之时间冗余解决方案

单片机软件可靠性之时间冗余解决方案
11 结构 冗 余 . 结 构 冗 余 是 最 常 用 的冗 余 技 术 , 其 实 现 方 式来 分 析 , 静 态 冗 按 有
余 、 态冗 余 和 混 合冗 余 三 种 。 动
1 . 信 息 冗 余 2 信 息冗 余 是 以 检 测或 纠 正信 息 在 运 算 或 传 输 中 的错 误 为 目的 , 而
好 的可 靠 性 技 术 。
[] 3 徐仁佐. 软件可靠性工程. 北京: 清华 大学出版社. 0 7 — 2 20 : 1 . 4 [] 4 覃毅, 汤荣 江, 李治龙, 单片机应用 系统 的软件抗干 扰措施. 计算机信 等. 微
图 1 指 令 复 执 流 程

时 间冗 余 的 解 决 方 案 及 实 现
在 软 件 可 靠 性 技 术 中 .指 令 复 执 技 术 是 时 间 冗 余 的 解 决 方 案 之 指令 复 执 的 次数 没 有 统一 规 定 . 一般 可 以 采 用 两 种 方 法来 控 制 : 第 规 定 一 个 复 执 次 数 , 果 在 规 定 次 数 内故 障 消 失 , 复 执 成 功 ; 如 则 否
要】 可靠性是 系统性能评价 中的主要指标之一 。 提高单片机软件的可靠性可 以通过 结构 冗余 、 息冗余 、 信 时间冗余和 冗余附加技术等
方 法 来 实现 , 中指 令 复 执技 术 和 等 待 重 判 技 术 是 时 间 冗余 的解 决 方案 中 常 用 的 两 种技 术 。 其
【 关键词】 单片机软件可靠性 ; 指令复执 ; 等待 重判
1 提 高 单 片机 软 件 可 靠 性 的方 法
提 高单 片 机 软 件 可靠 性 的 主 要 方 法 就 是 采 用 容 错 技 术 , 现 容 错 实

基于单片机的表决式单片机多机冗余设计及VHDL语言编程示例

基于单片机的表决式单片机多机冗余设计及VHDL语言编程示例

基于单片机的表决式单片机多机冗余设计及VHDL
语言编程示例
 本文提出一种表决式单片机多机冗余设计方案。

该方案不同于中央系统的多机冗余设计。

大规模系统冗余大多采用完善而复杂的机间通讯协议实现系统重构,不太注重系统的实时性。

本方案结构简单,易于实现,具有极强的实时性,没有电子开关切换总线的咔嗒声输出。

单片机价格低廉、功能灵活,也使得该设计在类似仪器仪表的小系统中的运用成为可能。

1 设计原理
 设计结构如图1所示。

完成整个冗余设计的电路被置于一个核心控制模块中,如果该模块以FPGA实现也就是一块芯片。

图1中单片机1、2、3被假定为冗余的三个单片机,它们的输入总线并联,接收核心控制模块中输入缓冲的输出。

输出总线分别接到模块的输出总线仲裁器。

核心控制模块包括输入缓冲、输出总线仲裁、电源控制、时钟产生、复位电路和报警控制输出六个部分。


1.1 输入缓冲
 为了消除输入端并联输入阻抗带来的影响,在输入端增加了一级缓冲器,减小外围电路的影响。

采用输入缓冲,可以实现单片机和外围电路的输入隔离。

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单片机指令优化技巧如何减少指令数量

单片机指令优化技巧如何减少指令数量

单片机指令优化技巧如何减少指令数量单片机指令优化是嵌入式系统设计中至关重要的一环。

通过精确、高效的指令优化技巧,可以大大减少指令数量,提升单片机执行效率和资源利用率。

本文将介绍一些常用的单片机指令优化技巧,帮助开发人员在设计过程中合理应用,以实现更低的功耗和更高的性能。

1.常用的指令优化技巧1.1 代码复用代码复用是指在程序设计中充分利用已有的代码,通过调用函数或子程序的方式来实现相同功能的代码共享。

通过代码复用,不仅可以减少代码量,还可以提高代码的可读性和维护性。

在单片机程序设计中,可以将一些常用的功能封装成函数或子程序,在不同的地方多次调用,避免重复编写相同的代码。

1.2 循环优化循环是单片机程序中常见的结构,在循环中的指令数量对系统性能影响巨大。

因此,在设计过程中要尽量减少循环中的指令数量。

循环优化的方法包括减少无用指令,避免重复计算,合并相同操作等。

通过这些优化,可以大幅度降低循环中的指令数量,提升程序的执行速度。

1.3 逻辑优化逻辑优化是指通过对程序逻辑进行合理的设计和优化,减少条件判断和分支跳转等操作。

在单片机程序中,逻辑优化可以通过采用位运算、表格查找等方式来减少指令的执行次数,从而减少指令数量。

例如,可以通过位运算来实现乘除以2的幂的操作,而不是使用乘法和除法运算。

1.4 存储器优化存储器是单片机中非常重要的资源,对存储器的合理利用可以有效减少指令数量。

在程序设计中,可以通过合理的变量声明和内存分配方式,减少存储器的使用量。

同时,可以使用位操作来减少对存储器的读写次数,提高存储器的利用效率。

2.实例分析为了更好地理解指令优化技巧的应用,我们以一个实例来进行分析。

假设有一个功能:将保存在寄存器r1中的值乘以2,并将结果保存在r2中。

使用简单的方法,代码如下:MOV R2, R1 ;将r1中的值移动到r2ADD R2, R1 ;将r1中的值加到r2中但这种方法需要两条指令,而我们可以使用位运算来实现乘以2的操作,代码如下:LSL R2, #1 ;将r2左移一位,相当于乘以2通过这种方式,我们只需要一条指令就可以完成乘以2的操作,大大减少了指令数量。

单片机 crc32程序

单片机 crc32程序

单片机 crc32程序CRC32(循环冗余校验)是一种广泛用于数据传输和存储中的校验方法,它可以检测数据是否在传输或存储过程中发生了错误。

在单片机中实现CRC32校验算法可以通过软件实现,也可以通过硬件加速实现。

这里我将为你提供一个基于软件的CRC32算法的示例程序,该程序可以在单片机上运行。

c.#include <stdio.h>。

#include <stdint.h>。

#define POLYNOMIAL 0xEDB88320L.uint32_t crc32(uint8_t data, uint32_t length) {。

uint32_t crc = 0xFFFFFFFF;for (uint32_t i = 0; i < length; i++) {。

crc = crc ^ data[i];for (uint32_t j = 8; j > 0; j--) {。

if (crc & 1) {。

crc = (crc >> 1) ^ POLYNOMIAL; } else {。

crc = crc >> 1;}。

}。

}。

return crc ^ 0xFFFFFFFF;}。

int main() {。

uint8_t test_data[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04,0x05};uint32_t crc = crc32(test_data, 5);printf("CRC32: 0x%08X\n", crc);return 0;}。

在这个示例程序中,我们使用了一个名为`crc32`的函数来计算CRC32校验值。

该函数接受一个`uint8_t`类型的数据指针和数据长度作为输入,并返回计算得到的CRC32校验值。

在`main`函数中,我们提供了一个测试数据`test_data`,并调用`crc32`函数来计算CRC32校验值,最后将结果打印输出。

单片机指令冗余技术

单片机指令冗余技术

单片机指令冗余技术单片机指令冗余技术通过引用单片机技术,传感器在实际测量中,每当轴转动一周后,就对传感器的输出特性曲线进行定量修正,这样就能基本解决由于被测物体材质的不均匀性给测量结果带来的确定性干扰。

By referencing single-chip computer technology,sensor in actual measurement, whenever axisrotation after a week, it quantitativelycorrection of sensor output characteristic curve,so it can basically solved due to theinhomogeneity of material object to be tested tomeasure the results of deterministic disturbance.在实际工作中,确定性的干扰传感器常常会产生一个确定性的干扰,这是由于传感器的自身结构特点或者外界环境的影响决定的,而这种干扰通常可由单片机来解决。

例如电涡流位移传感器在实际的工作中,由于被测物体材料的均匀性和导磁性的不同,会给测量结果带来一定的影响。

轴承中轴的位置,需要进行精确的测量,但是由于轴表面不均匀的材质。

会使测量变得困难。

轴在转动过程中,虽然其位置保持不变,但传感器仍会有电压的输出,这样得到的测量结果会有很大deterministic.2.2 随机干扰传感器的工作环境往往是比较恶劣和复杂的,其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。

所以,需要在工作中尽量减少干扰。

提高输出信号信噪比的问题,是传感器研究中的最大难题之一。

但是实际上在传感器的使用中,单片机可利用软件来部分消除随机干扰,下面介绍一些在软件抗干扰用到的方法。

2.2.1 指令冗余法单片机受到干扰后,往往会把操作数当作指令码来执行,引起整个程序的混乱和程序弹飞。

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单片机指令冗余技术通过引用单片机技术,传感器在实际测量中,每当轴转动一周后,就对传感器的输出特性曲线进行定量修正,这样就能基本解决由于被测物体材质的不均匀性给测量结果带来的确定性干扰。

By referencing single-chip computer technology, sensor in actual measurement, whenever axis rotation after a week, it quantitatively correction of sensor output characteristic curve, so it can basically solved due to the inhomogeneity of material object to be tested to measure the results of deterministic disturbance.在实际工作中,确定性的干扰传感器常常会产生一个确定性的干扰,这是由于传感器的自身结构特点或者外界环境的影响决定的,而这种干扰通常可由单片机来解决。

例如电涡流位移传感器在实际的工作中,由于被测物体材料的均匀性和导磁性的不同,会给测量结果带来一定的影响。

轴承中轴的位置,需要进行精确的测量,但是由于轴表面不均匀的材质。

会使测量变得困难。

轴在转动过程中,虽然其位置保持不变,但传感器仍会有电压的输出,这样得到的测量结果会有很大的误差。

由于轴在每次转动中产生的位移保持不变,所以这种干扰也可以说是确定性的。

In practice, a deterministic interference sensor often produces a deterministic disturbance, this is due to their structure characteristics of the sensor or the influence of the external environment, and this kind of interference usually is solved by the single chip microcomputer. Such as eddy current displacement sensor in the actual work, due to the uniformity of material object to be tested and magnetic conductivity, will bring certain influence measurement results. Bearing axial position, need to be measured accurately, but due to the shaft surface uneven material. Will make it difficult to measure. Shaft in the rotation process, although its position remains the same, but the output of the voltage sensor will be, the resulting measurement results will have a lot of errors. Due to the axial displacement of at every turn of remain the same, so the interference is also can be said to be deterministic. 2.2 随机干扰传感器的工作环境往往是比较恶劣和复杂的,其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。

所以,需要在工作中尽量减少干扰。

提高输出信号信噪比的问题,是传感器研究中的最大难题之一。

但是实际上在传感器的使用中,单片机可利用软件来部分消除随机干扰,下面介绍一些在软件抗干扰用到的方法。

2.2.1 指令冗余法单片机受到干扰后,往往会把操作数当作指令码来执行,引起整个程序的混乱和程序弹飞。

如果程序弹飞到某一条单字节指令上时,就不会发生将操作数当成指令的错误,而能自动纳入正轨。

当弹飞到双字节或三字节指令的操作时,程序将继续弹飞。

因此,在程序中插人几个单字节的空操作指令nop,就可以保护其后面的指令不被拆散而被完整地执行。

2.2.2 软件陷阱法系统中未使用的单元用跳转引导指令填满,作为软件“陷阱”,以捕获“飞掉”的程序,并强行将捕获的程序引向一个特定的地址,由一段专站处理错误的程序进行处理,以恢复系统的正常运行。

2.2.3 软件“看门狗,(watch dog)法”watch dog 即定时监视器,俗称“看门狗”,当侵人的电磁干扰使系统程序弹飞,或进入死循环,或死机时,watchdog能够帮助系统自动恢复正常运行。

3 在传感器发展方面的应用目前。

成熟的传感器品种规格繁多,长期以来。

由于传感器的输入输出信号符不相同,其原理和电路也差别较大,使得传感器的标准化工作进度较慢。

给传感器的用户带来了很多的麻烦。

同时,也不利于传感器及测试仪器的发展和在更广阔领域的应用。

但是,随着单片机成本逐渐的降低,运算能力的提高以及体积的减小,会给传感器机及测试仪器的发展带来积极的影响。

传感器接收外界的压力信号x并产生一个输出信号y,再由接口电路和a/d模数转换器对其进行处理后,输出可由单片机接收的数字信号y,最后由单片机对其处理后,即可得到经过修正的标准输出yc。

一般在标定传感器的过程中,输入校准温度和压力点,然后测出x~y的数据,最后用二元函数插值法来修正传感器的非线性误差。

2.2 random disturbance sensor work environment tend to be more severe and complicated, the application of the reliability, security has become a very prominent problem. So, we need to minimize interference in the work. To improve the SNR of output signal problem, is one of the biggest problems in the study of the sensor. But actually in use of sensor, microcontroller part can use software to eliminate the random disturbance, some used in the software anti-interference methods described below.2.2.1 instruction redundancy method microcontroller interference, often as the operands of the instruction code to execute, cause the whole program of chaos and fly out. If the program play fly to a a single-byte instruction, the operands as instruction will happen error, and can automatically into the right track. When play to double byte or three bytes instruction operation, program will continue to fly. , therefore, in the program into several single-byte nops instruction nop, can protect the following instructions will not be apart and be fully implemented. 2.2.2 software trap method is not used in the system unit filled with jump boot command, as a software "trap", to capture the "fly away" program, and forced the capture program leading to a specific address, handled by a dedicated stand the wrong application for processing, to resume the normal operation of the system. 2.2.3 software "guard dog, watch dog) method" watch dogregularly monitor, commonly known as "guard dog", when shooting ricochet and electromagnetic interference of the system program, or into an infinite loop, or crash, watchdog can help the system automatically return to normal operation. 3 in application at present. With the development of the sensor Mature sensor specification is various, for a long time. Due to the input and output signals are not the same sensor, the principle and the circuit is also difference is bigger, the sensor of the standardization work progress is slow. For sensor users has brought a lot of trouble. At the same time, also against the development of sensor and testing instruments and in the broader field of application. But as SCM gradually reduce the cost, improve operation ability and the decrease of the volume, will give sensor machine and bring positive impact on the development of testing instruments. Sensor receives the pressure signal and generates an output signal x y, then the interface circuit and a/d analog-to-digital converter for after processing, the output can be received by single chip digital signal y, finally by the single chip microcomputer after the processing, can get the revised standard output yc. Generally in the process of calibrating sensors, input the calibration temperature and pressure points, and then determinate the x and y data, finally using binary function interpolation method to modify the nonlinear error of sensors.。

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