1、指令冗余

CPU取指令過程是先取操作碼，再取操作數。在程序的關鍵地方人為的插入一些單字節(jié)指令，或將有效單字節(jié)指令重寫稱為指令冗余，通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的NOP指令。這樣即使跑飛程序飛到雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令操作數上。由于窄操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被錯誤地執(zhí)行，為程序納入正軌做好準備。此外，對系統(tǒng)流向起重要作用的指令，如RET、RETI、LCALI.、LJMP,JC等，可以在這些指令之后插入兩條NOP指令，可將跑飛程序納入正軌，以確保這些重要指令的執(zhí)行。指令冗余只能使CPU不再將操作數當作操作碼錯誤地執(zhí)行，卻不能主動地將程序的錯誤執(zhí)行方向扭轉過來，要想糾止程序的錯誤執(zhí)行方向，就需要下面的技術。

2、設計軟件“陷阱”

通常在程序存儲器中未使用的EPROM空間填入窄操作指令NOP,最后再填入一條跳轉指令，跳轉到跑飛處理程序，或者直接填入指令LJMP 0000H,當跑飛程序落到此區(qū)域。即可在執(zhí)行一段空操作后轉入正軌。如果未使用的EPROM空間比較大，可以均勻地填入幾條空操作指令和跳轉指令，這種幾條空操作指令加一條跳轉指令的結構我們稱之為“軟件陷阱”.

軟件陷阱的一般結構為：

NOP

NOP

LJMP FLY

FLY為跑飛處理子程序，如果程序正常執(zhí)行，軟件陷阱部分是永遠也執(zhí)行不到的，只有在程序跑飛到陷阱里，軟件陷阱會立刻將程序跳轉到正常軌道。即使程序沒有跑飛到陷阱里，也可以在程序執(zhí)行一段錯誤操作后遇到一個軟件陷阱，從而轉入正軌。除了程序存儲器的空白區(qū)域，程序的數據表結尾也應該設置軟件陷阱，如果數據表比較大，應該在數據表的中間也設置軟件陷阱，以保證程序跑飛到數據區(qū)能及時轉入正軌。另外，如果程序存儲器的空間足夠大的話，可以在每兩個子程序中間設 置一個軟件陷阱。當使用的中斷因干擾而開放時，在對應的中斷服務程序中設置軟件陷阱，能及時捕獲錯誤的中斷。軟件陷阱的數量要根據實際受到干擾的情況和程序存儲器的容量來確定，如果太少不能進行有效的跑飛攔截，如果太多又會占用大量的程序存儲器空間。

3、軟件“看門狗”技術

跑飛的程序在執(zhí)行一些錯誤操作之后，經常會進入“死循環(huán)”,也就足常說的“死機”.通常采用“軟件看門狗”技術使程序脫離“死循環(huán)”,軟件“看門狗”技術的原理是通過不斷檢測程序循環(huán)運行時間，若發(fā)現程序循環(huán)時間超過最大循環(huán)運行時間，則認為系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”,需要進行出錯處理。在實際應用中，通常用定時中斷服務程序定時地檢查主程序的運行情況。例如，在RAM區(qū)選擇一個字節(jié)作為軟件看門狗寄存器，主程序每循環(huán)一次將該寄存器加l,定時器TO的中斷服務程序每中斷一次將該寄存器減l并檢查一次，如果程序執(zhí)行正常?？撮T狗寄存器不會改變或改變不大，如果看門狗寄存器發(fā)生了改變或改變很大，則說明系統(tǒng)陷入“死循環(huán)”.需要進行出錯處理。在工業(yè)應用中，嚴重的干擾有時會破壞中斷方式控制字，關閉中斷，造成看門狗失效，這時可以采用環(huán)形中斷監(jiān)視系統(tǒng)。用定時器TO監(jiān)視定時器Tl,用定時器Tl監(jiān)視豐程序，主程序監(jiān)視定時器T0.

采用這種環(huán)形結構的軟件“看門狗”具有良好的抗干擾性能，大大提高了系統(tǒng)可靠性。對于需經常使用Tl定時器進行串口通訊的測控系統(tǒng)，則定時器Tl不能進行中斷，可改由串口中斷進行監(jiān)控。當然，對主程序最大循環(huán)周期、定時器T0和Tl定時周期應于全盤合理考慮。軟件“看門狗”技術需要使用定時器，而在大多數的控制程序中，定時器都是緊俏的資源。這就使“軟件看門狗”技術的實際應用受到了限制，我們可以采取一些技巧性的處理，將軟件“看門狗”程序與其它定時程序復用同一個定時器，這樣既完成定時功能又完成軟件“看門狗”的功能。

4、檢查RAM區(qū)標志數據及時發(fā)現嚴重干擾

這種方法是在RAM區(qū)中選擇幾個固定單元，在初始化程序中將其設置成固定的數據，只要程序正常運行，這些單元的內容是不會改變的。如果因為程序“跑飛”或其它干擾導致這些RAM單元中的任何單元的數據發(fā)生了變化，說明單片機系統(tǒng)已經受到了嚴重的干擾，不能可靠地運行下去了。我們可以在程序執(zhí)行的過程中適時地檢查這些RAM單元的內容，一旦發(fā)現有數據改變，立刻執(zhí)行LJMP 0000 H語句，強制單片機復位。

5、刷新輸出端口

排除嚴重干擾，當單片機系統(tǒng)受到嚴重干擾時，輸出端口的狀態(tài)也可能因干擾而改變，在程序的執(zhí)行過程中適時地根據相關程序模塊的運算結果刷新輸出端口，可以排除干擾對輸出端口狀態(tài)的影響，使錯誤的輸出狀態(tài)及時得到糾正。

6、進行多次輸入采樣

避免嚴重干擾，強烈的干擾會影響單片機的輸入信號，造成輸入信號瞬間采樣的誤差或誤讀，要避免干擾的影響，通常采取重復采樣，加權平均的方法。

總結

提高單片機應用系統(tǒng)的可靠性要從軟硬件入手，提高系統(tǒng)的自身防御行為，以上所提到幾種提高可靠性的方法，都不是單獨使用的，只有根據實際情況將這些方法有效地結合起來，才能達到最佳抗干擾效果，使我們的單片機系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作。當然，單片機系統(tǒng)運行的可靠性也會受其他不確定因素的干擾。