淺談?dòng)?jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的相關(guān)論文(2)
淺談?dòng)?jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的相關(guān)論文篇二
《計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)初探》
摘要：在很多復(fù)雜的控制情況下，不可能完全依靠硬件抗干擾來解決微機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾問題，在硬件抗干擾無法有效解決的情況下，軟件抗干擾往往就能夠起到極為重要的作用。所以計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)越來越受到專業(yè)技術(shù)人員的重視。本文首先分析了計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)干擾的分類，其次，就計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)措施進(jìn)行了深入的探討，具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);測(cè)控系統(tǒng);軟件抗干擾
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 10-0092-01
一、前言
計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，如機(jī)器人自動(dòng)裝配線、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、家用空調(diào)洗衣機(jī)等，各種智能系統(tǒng)的傳感器或敏感元件為測(cè)控系統(tǒng)提供了直接的處理判斷和執(zhí)行依據(jù)，如何使傳感器在測(cè)量的過程中，輸出線性化和精度能夠達(dá)到最高，是值得我們深入探究的問題。
計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的正常工作很容易受到各種工業(yè)電磁輻射、現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境條件等因素的影響和干擾(如電機(jī)的啟動(dòng)與停止、電磁閥的閉合、溫度壓力的變化等)。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中不可忽視的兩個(gè)重要內(nèi)容就是可靠性設(shè)計(jì)和抗干擾技術(shù)。因此，極有必要弄清楚現(xiàn)場(chǎng)的干擾作用方式和干擾源，設(shè)計(jì)出行之有效的預(yù)防干擾措施和消除干擾的電路，只有這樣，才可以使計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化的運(yùn)行狀態(tài)。
計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)常用的抗干擾技術(shù)主要有兩種，分別是軟件抗干擾和硬件抗干擾。但是在很多復(fù)雜的控制情況下，不可能完全依靠硬件抗干擾來解決微機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾問題，在硬件抗干擾無法有效解決的情況下，軟件抗干擾往往就能夠起到極為重要的作用，所以計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)越來越受到專業(yè)技術(shù)人員的重視。
二、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)干擾的分類
對(duì)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)造成影響的干擾按其波形來進(jìn)行分類，可分為脈沖序列、偶發(fā)性脈沖電壓、持續(xù)性正弦波等;按其傳導(dǎo)模式來進(jìn)行分類，可分為串模干擾和共模干擾;按其產(chǎn)生原因來進(jìn)行分類，可分為浪涌干擾、高頻振蕩干擾、放電干擾。干擾的耦合方式有六種，分別是漏電耦合、輻射耦合、直接耦合、電磁感應(yīng)耦合、電容耦合、公共阻抗耦合。
三、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)措施
計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)最核心的目的就在于一定要有效保證應(yīng)用程序能夠按照事先給定的順序來有條不紊地進(jìn)行運(yùn)行，主要是通過特殊處理RAM空間區(qū)、表格區(qū)、程序區(qū)來完成的。當(dāng)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間允許的前提下，可以通過對(duì)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)采用多種行之有效的軟件抗干擾措施來大幅度提高數(shù)據(jù)的安全性和運(yùn)行的可靠性。
(一)軟件陷阱技術(shù)
軟件陷阱技術(shù)是將捕獲的程序通過引導(dǎo)指令強(qiáng)行引向到復(fù)位地址0000H或者錯(cuò)誤處理程序，再通過專門的出錯(cuò)處理程序來對(duì)這條捕獲的程序進(jìn)行有效地處理。但值得注意的是不能隨便安置軟件陷阱的位置，應(yīng)該設(shè)置在專門的位置。
(1)設(shè)置到程序區(qū)的斷裂處，將跳轉(zhuǎn)指令和冗余指令設(shè)置到正常程序所無法執(zhí)行到的地方，目的在于能夠?qū)楋w的程序進(jìn)行及時(shí)的捕捉，同時(shí)再將其引導(dǎo)到出錯(cuò)處理程序。
(2)設(shè)置到系統(tǒng)中還未使用的ROM區(qū)。我們只需要將軟件陷阱寫在系統(tǒng)中還未使用的ROM空間內(nèi)部，那么該區(qū)域必定能夠及時(shí)捕捉到“跑飛”的程序。
(3)設(shè)置到程序中還沒有使用的中斷向量區(qū)。將一條跳轉(zhuǎn)指令放置在程序中還沒有使用的中斷向量區(qū)，能夠讓因干擾而激活的中斷服務(wù)進(jìn)入出錯(cuò)處理程序。
(4)設(shè)置到表格的頭、尾處。眾所周知，表格數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)是就是一群排列沒有次序的指令代碼段，我們將一些軟件陷阱放置在表格的頭、尾處，能夠大幅度降低程序“跑飛”到表格內(nèi)的幾率。
(二)數(shù)字濾波
數(shù)字濾波法實(shí)質(zhì)上是為了有效地保證系統(tǒng)的可靠性，通過一定的計(jì)算程序來平滑處理采樣信號(hào)，減少或消除各種噪聲和干擾的影響，提高其有用信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字濾波的技術(shù)方法很多，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況來進(jìn)行選用。
(1)算術(shù)平均值法。這種方法適應(yīng)于濾波那些具有隨機(jī)性干擾的信號(hào)。實(shí)質(zhì)上就是通過連續(xù)采樣N個(gè)值，然后再對(duì)采集到的這N個(gè)值來求其平均值，如果N值較大的情況下，靈敏度高，平滑度低。例如，在實(shí)時(shí)恒溫環(huán)境檢測(cè)與控制系統(tǒng)中，對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用連續(xù)5～10次的采樣平均值作為確認(rèn)值。
(2)防脈沖干擾平均值濾波法。算術(shù)平均值法較為適合應(yīng)用于那些脈沖干擾不太嚴(yán)重的場(chǎng)合，如果脈沖干擾嚴(yán)重，那么采用一般的算術(shù)平均值，勢(shì)必不能有效地消除由于脈沖干擾引起的誤差，干擾的信號(hào)將會(huì)平均到結(jié)果中去，所以在這種情況下，采用防脈沖干擾平均值濾波法就較為適宜，在N個(gè)采樣數(shù)據(jù)中，取樣最小值和最大值，然后再對(duì)余下的N-2個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算其算術(shù)平均值。為了將測(cè)量速度加快，一般取N值為4。
(三)“WATCHDOG”技術(shù)
當(dāng)失控的程序不能通過軟件攔截技術(shù)來有效擺脫“死循環(huán)”的困境，那么一般大多采用“看門狗”(程序監(jiān)視)技術(shù)來使程序脫離“死循環(huán)”。“WATCHDOG”技術(shù)就是一種較好的“看門狗”(程序監(jiān)視)技術(shù)，軟、硬件相互結(jié)合來達(dá)到抗程序跑飛的目的。其主體是單穩(wěn)或計(jì)數(shù)器，基本獨(dú)立運(yùn)行，能夠產(chǎn)生定時(shí)T，由CPU控制定時(shí)清零，CPU的復(fù)位線與“WATCHDOG”的定時(shí)輸出端相互連接。在正常的運(yùn)行條件下，CPU周期性清零會(huì)隨著程序啟動(dòng)WDT而進(jìn)行，在這種情況下，就很難發(fā)生WDT定時(shí)溢出的情況。一旦受到CPU受到嚴(yán)重的干擾，發(fā)生異常情況的時(shí)候，CPU程序執(zhí)行混亂，時(shí)序邏輯會(huì)受到嚴(yán)重的破壞，那么此時(shí)，就不可能將WDT進(jìn)行周期性地清零，這樣一來，只有當(dāng)WDT定時(shí)溢出，其輸出才能夠使得整個(gè)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)復(fù)位，CPU擺脫陷入癱瘓的狀態(tài)。
此種技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛采用，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)意外時(shí)，可由計(jì)時(shí)器發(fā)出非屏蔽中斷信號(hào)，使程序運(yùn)行重啟中斷服務(wù)程序，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。
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