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:微控制器越來越多地用于各種電子應(yīng)用之中，例如自動化、工業(yè)控制和用戶產(chǎn)品市場中。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)計中的電磁兼容性（EMC）問題，成為采用小尺寸器件進行應(yīng)用設(shè)計時必須考慮的主要問題。
在嵌入式微控制器內(nèi)部，對于內(nèi)部產(chǎn)生的電磁發(fā)射，采用軟件措施的效果并不明顯。因為發(fā)射主要是由于CPU中的內(nèi)部時鐘和噪聲所引起，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)計沒有考慮電磁兼容性，那么外部的PCB（印制電路板）將會大大的增強那些不必要的噪聲信號。所以在很多設(shè)計中，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，抑制外來干擾的效果卻可采用軟件的方式來加強。本文給出了探討一些常用設(shè)計技巧和應(yīng)用的探討。
一、內(nèi)嵌抗干擾軟件
在很多的應(yīng)用中，用簡單的抗干擾設(shè)計，就可以將一個微控制器的干擾抑制效果大大提高。這種抗干擾設(shè)計的魅力就在于實現(xiàn)該設(shè)計的費用較低，還可以節(jié)省PCB板上硬件成本。
抗干擾設(shè)計的常用技巧如下：
1. 刷新端口引腳（Refreshing port pins）：
抗干擾軟件最簡單的一個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，軟件將會執(zhí)行一個有規(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（bond pads），而這些焊點通常是位于芯片的邊沿。當一個確定振幅的噪聲施加到微控制器時，噪聲將會從芯片的邊沿向內(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)說明寄存器，就可以把這種故障的威脅降低。
2. 檢測輸入腳（Polling inputs）：
另一個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，以保證真實的鍵入發(fā)生。這種表決式做法被稱作反彈跳保護。作為一種高頻率檢測某個端腳的HC05代碼的實例如圖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將以進位標志的狀態(tài)作為讀結(jié)果返回（這是HC05 CPU的BRSET和BRCLR的一個固有特征）。這個程序的問題在于當輸入引腳是處于很嘈雜的環(huán)境時，CPU將會按這個程序持續(xù)很長時間，這在那些對時間要求較苛刻的應(yīng)用中是不實際的。更好的一個程序就是多次讀出輸入引腳，并使寄存器遞增，如果結(jié)果小于某個數(shù)，那么就將它當作0；如果大于某個數(shù)，就作為1。這個程序通常會在有限時間內(nèi)退出，以保證不會妨礙到該應(yīng)用中所有其他的運行。
3. 標記通過（Token Passing）：
在一些重要的處理中，標記通過以確認任務(wù)已進入受控方式而未失去控制。標記通過可以利用RAM里未用到的空間來完成。在應(yīng)用的一段特定時間間隔里，該軟件將通過許多未用的RAM空間循環(huán)一個1。在任何一個重要任務(wù)被執(zhí)行之前，這種循環(huán)檢查將會得出結(jié)果。如果檢測通過，該任務(wù)將會被執(zhí)行。如果沒通過，則說明微控制器是從未指定的跳轉(zhuǎn)進入該任務(wù)，那么就跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行一個初始化程序。見圖2。