基于MCS－96單片機控制系統(tǒng)的程序失控防范

作者：時間：2012-02-15 來源：網(wǎng)絡

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3．3　利用數(shù)據(jù)冗余技術實現(xiàn)RAM內(nèi)容自救的方法

為了保證系統(tǒng)實現(xiàn)無擾動重入正常運行狀態(tài)，必須保證重要數(shù)據(jù)的正確性。實現(xiàn)這一目的的方法是采用數(shù)據(jù)冗余技術。

在實時控制過程中，干擾會造成RAM中的數(shù)據(jù)被沖毀。數(shù)據(jù)被沖毀的情形，一般有如下3類：　　　　　　1）整個RAM區(qū)數(shù)據(jù)被沖毀；2）RAM中某一片數(shù)據(jù)被沖毀；3）個別數(shù)據(jù)被沖毀。由于RAM中保存的是各種原始數(shù)據(jù)、標志、變量等，如果被破壞，會造成系統(tǒng)出錯或無法運行。不過，對幾乎所有的單片機實時控制系統(tǒng)而言，RAM中的大部分內(nèi)容是為了進行分析、計算、比較而臨時寄存的，不允許丟失的數(shù)據(jù)也只占RAM內(nèi)容的極少部分。在這種情況下，除了那些不允許丟失的數(shù)據(jù)外，其余大部分內(nèi)容允許短時被破壞，最多有過引起系統(tǒng)一個很短時間的波動，但很快就能恢復正常。因此，在實時軟件中，只要注意對少數(shù)不允許丟失的數(shù)據(jù)進行保護即可。常用方法有“校驗法”和“設標法”。這兩種方法各有千秋，校驗法比較繁瑣，但查錯的置信度高；設標法簡單，但對數(shù)據(jù)表中個別數(shù)據(jù)被沖毀的情況無能為力。在編程中應綜合使用。具體做法是：1）將RAM工作區(qū)重要區(qū)域的始端和尾端各設置一個標志碼“0”或“1”；2）對RAM中固定不變的數(shù)據(jù)表格設置校驗字。

在程序執(zhí)行過程中，每隔一定時間通過事先設計的查錯程序來校驗各標志碼是否正常，如果不正常，則利用數(shù)據(jù)冗余技術通過抗干擾處理程序來進行修正。冗余設計的一般原則是：在RAM區(qū)中相隔盡可能遠且遠離堆棧區(qū)的不同區(qū)域?qū)?shù)據(jù)備份3份，當讀取數(shù)據(jù)時，把3份數(shù)據(jù)備份相比較，采用 3取2的表決原則，確保數(shù)據(jù)的正確性。

3．4　鎖定輸出口的方法

為了防止失控程序?qū)敵隹诎l(fā)生非正常操作，引起控制量產(chǎn)生波動和破壞系統(tǒng)的安全性，必須對輸出口的操作進行嚴格的審查。解決的辦法是硬件上采用鎖定控制器，軟件上采用功能塊標志和口令字。

鎖定控制器由兩個D觸發(fā)器來實現(xiàn)，如圖3—3所示。

平時兩個鎖定控制器的輸出端Q1、Q2均為低電平，而且Q1、Q2只要有一個信號是低電平，輸出通道就處于被封鎖狀態(tài)。只有Q1、Q2同時為高電平時，該通道才被打開。為了防止程序?qū)敵鐾ǖ赖姆欠▽懭耄綍r程序通過端口控制信號和置Q1、 Q2為低電平來關閉輸出通道。而僅當需要輸出時，程序通過端口控制信號和置Q1、Q2為高電平打開輸出通道。程序輸出時，需先給出口令字。輸出模塊程序流程圖如圖3—4所示。