單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾具體可分為軟件和硬件兩方面，其中，軟件抗干擾以其設(shè)計(jì)靈活、節(jié)省硬件資源、降低成本等優(yōu)勢越來越得到廣泛采用。軟件抗干擾技術(shù)主要有“指令冗余技術(shù)”、“軟件陷阱技術(shù)”、“軟件看門狗技術(shù)”、“數(shù)字濾波技術(shù)”等。本文就軟件陷阱技術(shù)對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾的原理與具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行探討和研究，給出實(shí)現(xiàn)軟件陷阱技術(shù)的兩種形式，并將該技術(shù)成功地使用在多個實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

　　1 程序跑飛和軟件陷阱技術(shù)概述

　　程序正常運(yùn)行時(shí)，程序計(jì)數(shù)器pc始終指向正在執(zhí)行的這條指令的下一條指令的第一個字節(jié)的程序存儲器單元地址，這樣就保證了單片機(jī)能夠正確地讀取每一條指令的各個字節(jié)，即cpu先讀取操作碼，再讀取操作數(shù)(如果有操作數(shù)字節(jié)的話)。在mcs-51系列單片機(jī)中，程序計(jì)數(shù)器pc的尋址范圍是0000h~ffffh，共64 kb。用戶應(yīng)用程序中，根據(jù)系統(tǒng)要求，規(guī)定了程序運(yùn)行的惟一路徑。這體現(xiàn)在系統(tǒng)上電后，程序計(jì)數(shù)器pc有唯一的變化歷程，保證了程序正常、有序地運(yùn)行。程序跑飛是指系統(tǒng)受到某種干擾后，程序計(jì)數(shù)器pc的值偏離了給定的唯一變化歷程，導(dǎo)致程序運(yùn)行偏離正常的運(yùn)行路徑。程序跑飛因素及后果往往是不可預(yù)計(jì)的。

　　在很多情況下，程序跑飛后系統(tǒng)會進(jìn)入死循環(huán)而導(dǎo)致死機(jī)。這時(shí)，應(yīng)采取有效措施引導(dǎo)跑飛的程序盡快退出死循環(huán)并迅速復(fù)位。實(shí)踐證明，軟件陷阱技術(shù)能有效引導(dǎo)跑飛的程序盡快退出死循環(huán)并迅速復(fù)位。

　　2 兩種軟件陷阱技術(shù)的比較分析

　　當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的cpu受到干擾時(shí)，不良影響的主要形式有：①非正常修改程序計(jì)數(shù)器pc指針；②改寫可編程輸出端口的狀態(tài)；③非正常修改重要數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)。以上三個方面的不良影響會使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序失控，控制狀態(tài)失靈，其后果是非常嚴(yán)重的，它甚至?xí)瓜到y(tǒng)崩潰，造成嚴(yán)重的工業(yè)事故。以上幾個方面的不良影響可以使用軟件陷阱技術(shù)加以解決�，F(xiàn)將這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法歸納總結(jié)為兩種。

　　2.1 軟件陷阱技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式之一

　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的用戶應(yīng)用程序一般由循環(huán)結(jié)構(gòu)的主程序和中斷服務(wù)子程序組成．將下面的軟件陷阱程序段插入到用戶應(yīng)用程序中(如何插入的問題將在下面的第3點(diǎn)中詳細(xì)討論)，即在用戶應(yīng)用程序存儲器不用區(qū)域?qū)懭氪a．

　　當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作正常時(shí)，單片機(jī)的cpu不會執(zhí)行軟件陷阱程序段；但是，當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)受到干擾而程序跑飛后，由于程序計(jì)數(shù)器pc值錯誤，破壞了正常的指令格式，導(dǎo)致執(zhí)行非正常指令，從而執(zhí)行軟件陷阱程序段，落入軟件陷阱，將跑飛的程序引導(dǎo)到復(fù)位入口地址0000h。軟件陷阱程序段中的連續(xù)2條nop指令是為了增強(qiáng)“l(fā)jmp 0000h”被捕獲的能力，即“ijmp0000h”不會被沖散，當(dāng)程序跑飛后會得到完整地執(zhí)行，從而使跑飛的程序納入正常軌道。

　　2.2 軟件陷阱技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式之二

　　雖然上述的軟件陷阱技術(shù)能實(shí)現(xiàn)可靠回復(fù)功能，但是有兩個方面的嚴(yán)重隱患。第一，隱患主要是在對中斷的處理上：首先，程序跑飛很可能是發(fā)生在中斷服務(wù)子程序中，其次，一些未使用的中斷很可能因?yàn)槌绦蚺茱w而被錯誤地激活，而這時(shí)只是簡單地讓跑飛的程序從頭開始運(yùn)行，就不能關(guān)閉已激活的中斷，這樣，單片機(jī)的中斷系統(tǒng)會認(rèn)為程序仍在處理中斷，就不會再響應(yīng)同級中斷。第二，大部分單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在上電復(fù)位初始化后，不希望在程序跑飛而用軟件陷阱回復(fù)后又重新初始化。

　　為了解決第一個隱患，當(dāng)程序跑飛時(shí)，一定要想辦法關(guān)閉可能發(fā)生的中斷，然后再執(zhí)行用戶應(yīng)用程序。大家知道，當(dāng)cpu進(jìn)入中斷后，就只能用reti指令關(guān)閉中斷．解決第一個隱患的具體方法是，改變軟件陷阱程序段：當(dāng)程序跑飛后，將跑飛的程序引到0202h處，然后在0202h處完成關(guān)閉中斷的工作，即在用戶應(yīng)用程序存儲器不用區(qū)域?qū)懭氪a“0000020202h”。需要注意的是，程序存儲器不用區(qū)域的最后兩個存儲單元，一定要分別寫入代碼“00h”。

　　nop
　　nop
　　ljmp 0202h ；前面的連續(xù)2條nop指令是為了；增強(qiáng)“l(fā)jmp 0202h”被捕獲的能力
　　而在0202h開始的程序存儲器單元進(jìn)行如下的編程：
　　org 0202h
　　movdptr，#errl
　　push dpl
　　push dph
　　reti ；關(guān)閉第1級中斷，并跳轉(zhuǎn)到errl處
　　errl： clr a
　　push acc
　　push acc
　　reti ；關(guān)閉第2級中斷，軟件回復(fù)到0000h處

　　這樣，就保證了無論在什么情況下，都可以關(guān)閉2級中斷。當(dāng)然，如果沒有中斷被激活時(shí)運(yùn)行了這段程序，也不會有什么不良影響。

　　為了解決第二個隱患，可以在系統(tǒng)主程序入口處加一個軟件開關(guān)來判別是上電復(fù)位直接進(jìn)入0000h的，還是經(jīng)過軟件陷阱回復(fù)而進(jìn)入0000h的，根據(jù)不同的判別結(jié)果執(zhí)行不同的程序。

　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上電時(shí)，上電復(fù)位電路會