计算机控制技术教学课件作者额尔和木图4.ppt

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2019-10-14 发布于广东
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图4. 20 多次读入流程图返回 * 4. 3 软件抗干扰技术但是在微机控制系统中，控制状态的输出常常取决于某些条件状态的输入和条件状态的逻辑处理结果，而在这些环节中，由于干扰的侵入，可能造成条件状态偏差、失误，致使输出控制误差加大，甚至控制失灵。 3.程序运行失常微型计算机系统引入强干扰后，程序计数器PC的值可能被改变，因此会破坏程序的正常运行。被干扰后的PC值是随机的，这将引起程序执行一系列毫无意义的指令，最终可能导致程序“死循环”。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术 4.3.2数字滤波方法数字滤波是提高数据采集系统可靠性最有效的方法，因此在微机控制系统中一般都要进行数字滤波。所谓数字滤波，就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序滤波。数字滤波克服了模拟滤波器的不足，它与模拟滤波器相比，有以下几个优点: (1)数字滤波是用程序实现的，不需要增加硬设备，所以可靠性高，稳定性好; 上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术 (2)数字滤波可以对频率很低(如0. 01 Hz)的信号实现滤波，克服了模拟滤波器的缺陷; (3)数字滤波器可根据信号的不同，采用不同的滤波方法或滤波参数，具有灵活、方便、功能强的特点。 4.3.3输入/输出软件抗干扰措施 1.开关量(数字量)信号输入抗干扰措施对于开关量的输入，为了确保信息准确无误，在软件上可采取多次读取的方法(至少读两次)，认为无误后再行输入，如图4. 20所示。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术 2.开关量(数字量)信号输出抗干扰措施当计算机输出开关量控制闸门、料斗等执行机构动作时，为了防止这些执行机构由于外界干扰而误动作，比如已关的闸门、料斗可能中途打开;已开的闸门、料斗可能中途突然关闭。对于这些误动作，可以在应用程序中每隔一段时间(比如几个ms)发出一次输出命令，不断地关闭闸门或者开启闸门，这样就可以较好地消除由于扰动而引起的误动作(开或关)。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术 4.3.4软件冗余技术 1.数据冗余 RA M数据冗余就是将要保护的原始数据在另外两个区域同时存放，建立两个备份，当原始数据块被破坏时，用备份数据块去修复。备份数据的存放地址应远离原始的存放地址，以免被同时破坏。数据区也不要靠近栈区，以防止万一堆栈溢出而冲掉数据。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术 2.程序冗余(指令冗余) 当CPU受到干扰后，往往将一些操作数当作指令码来执行，引起程序混乱。当程序弹飞到某一单字节指令上时，便自动纳入正轨;当程序弹飞到某一双字节指令上时，有可能落到其操作数上，从而继续出错;当程序弹飞到三字节指令上时，因它有两个操作数，继续出错的机会更大。因此，应多采用单字节指令，并在关键的地方人为地插入一些单字节指令(NOP)或将有效单字节指令重复书写，这便是软件冗余(指令冗余)。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术指令冗余发生的条件为:一是弹飞的程序必须落到程序区;二是必须保证能够执行到冗余指令。指令冗余技术可以减少程序弹飞的次数，使其很快纳入程序轨道，但这并不能保证程序纳入正常轨道后就太平无事了，也不能保证在失控期间不干坏事，要想解决此问题就要用到下面的软件抗干扰技术。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术 4.3.5程序运行失常的软件抗干扰为了防止“死机”，一旦发现程序运行失常后要及时引导程序恢复原始状态，必须采取一些相应的软件抗干扰措施。 1.设置软件陷阱当干扰导致程序计数器PC值混乱时，可能造成CPU离开正确的指令顺序而跑飞到非程序区去执行一些无意义地址中的内容，或进入数据区，把数据当作操作码来执行，使整个工作紊乱，系统失控。针对这种情况，可以在非程序区设置陷阱，一旦程序飞到非程序区，便很快进入陷阱，然后强迫程序由陷阱进入初始状态。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将捕获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处理的程序。软件陷阱安排在4种地方，即未使用的中断向量区、未使用的大片ROM空间、表格和非程序区。 2.设置监视跟踪定时器看门狗(Watchdog)，也称程序监视定时器，在硬件上，可把它看成一个相对独立于CPU的可复位定时系统，在软件程序的各主要运行点处，设有向看门狗发出的复位信号指令。当系统运行时，看门狗与CPU同时工作。上一页下一页返回 4. 3 软件抗干扰技术程序正常运行时，会在规定的时间内由程序向看门狗发送复位信号，使看门狗定时系统重新开始定时计数，没有输出信号发出;当程序“跑飞”并且其他的措施没有发挥作用时，看门狗便不能在规