單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)研究

譚慶龍

【摘要】 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中的一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)就是抗干擾技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)通常包含了兩個(gè)層面，分別是硬件層面的抗干擾技術(shù)和軟件層面的抗干擾技術(shù)。在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中，必須實(shí)現(xiàn)軟件層面和硬件層面兩大層面抗干擾技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，才能最大程度的提升系統(tǒng)的抗干擾能力。本文將分別從軟件和硬件兩個(gè)層面對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)研究進(jìn)行介紹。

【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) 嵌入式系統(tǒng) 抗干擾技術(shù)

單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)在實(shí)際工作過程中經(jīng)常會(huì)受到一些因素的干擾，從而影響其正常運(yùn)行。一般而言，可能對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的主要由三種途徑，分別是空間干擾、通道干擾、供電干擾。這些干擾在在一定程度上會(huì)影響單片機(jī)嵌入系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)較大的誤差、定時(shí)不準(zhǔn)確、被控對(duì)象誤操作和狀態(tài)不穩(wěn)定的問題出現(xiàn)。因此，有必要采取一定的抗干擾技術(shù)來避免這些不良后果的產(chǎn)生。下面分別從軟件和硬件兩個(gè)層面對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)研究進(jìn)行介紹。

一、單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的硬件抗干擾技術(shù)

在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中，硬件抗干擾技術(shù)在抵抗干擾的效果較為明顯。一般而言，其主要是通過對(duì)傳輸通道進(jìn)行阻斷來實(shí)現(xiàn)減少干擾，抑制干擾源的目的。目前，較為常用的硬件抗干擾技術(shù)主要有電源抗干擾、屏蔽技術(shù)以及去耦技術(shù)等?，F(xiàn)簡要介紹如下：

1.1電源抗干擾

在單片機(jī)中，電源是其必不可少的之能源裝置。單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)行，必須依靠電源為其提供持續(xù)不斷的能源。這個(gè)過程中不可避免的會(huì)將一些噪聲帶入到單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中。對(duì)此，可以采用電源抗干擾技術(shù)來提升電源抗干擾能力。該技術(shù)主要是用以減少電源內(nèi)部的脈沖干擾。一般而言采用的做法為將初級(jí)或次級(jí)線圈屏蔽層安裝在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的電源變壓器上。同時(shí)，使用壓敏電阻并聯(lián)在電源的初次級(jí)可有效抑制尖峰浪涌電壓[1]。

1.2屏蔽技術(shù)

屏蔽技術(shù)顧名思義即為將單片機(jī)與可能會(huì)對(duì)其造成一定的電磁干擾的電場和磁場信號(hào)等進(jìn)行隔離屏蔽。一般來講，采用的普遍做法為將單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)放入金屬質(zhì)地的箱體。通過金屬質(zhì)地的箱體可以有效的阻斷電場和磁場對(duì)于系統(tǒng)的干擾，實(shí)現(xiàn)有效的屏蔽，從而較大程度的提高單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的抗干擾能力。

1.3去耦技術(shù)

去耦技術(shù)即為在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)安裝過程中設(shè)置去耦電容，形成去耦電路。通過這一一個(gè)過程，可以減少因沖擊電流造成的傳輸線路與供應(yīng)系統(tǒng)能源的電源內(nèi)阻產(chǎn)生壓降，由此出現(xiàn)對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的干擾。原則上每個(gè)集成電路的電源和地之間都要加1 個(gè)去耦電容。在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中，通過采用這一種方法的主要作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是可以降低旁路掉該器件的高頻噪聲；二是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開、關(guān)門瞬間的充放電能量[2]。

二、單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的軟件抗干擾技術(shù)

在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中，經(jīng)常采用軟件抗干擾技術(shù)主要由如下幾種：

2.1 指令冗余技術(shù)

指令冗余技術(shù)主要是通過采用指令冗余的方法來將落在用戶工作程序ROM區(qū)內(nèi)的跑飛的程序引導(dǎo)至正常軌跡上。一般而言，采用的指令主要包括重要指令冗余和NOP指令。同時(shí)，必須指出的是跑飛的程序是否指向程序運(yùn)行區(qū)是是否選擇指令冗雜技術(shù)的前提條件[3]。

2.2 數(shù)字濾波技術(shù)

數(shù)字濾波技術(shù)中通常常見的濾波方法主要包括了：中值濾波、程序判斷濾波、復(fù)合數(shù)字濾波、算術(shù)平均值濾波、加權(quán)平均值濾波等。一般而言，這種抗干擾技術(shù)主要是針對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通道中的于擾。通過采用數(shù)字濾波技術(shù)可以較好的確保信號(hào)的可靠性，避免干擾對(duì)有用信號(hào)的影響。同時(shí)，采用這種抗干擾方法可以不必增加硬件設(shè)備，在具備穩(wěn)定性的同時(shí)，節(jié)約了成本。

2.3軟件陷井

當(dāng)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中跑飛的程序落在非程序區(qū)的時(shí)候，便可以采用軟件陷阱實(shí)現(xiàn)程序恢復(fù)正常。一般而言，我們認(rèn)為所謂的軟件陷阱是指在非程序區(qū)設(shè)置一些攔截程序，將失控的程序引至復(fù)位入口地址0000H或處理錯(cuò)誤程序的入口地址ERR，在此處利用LJMP指令，使程序走入正軌[4]。

結(jié)語：總之，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中必須實(shí)現(xiàn)軟件層面和硬件層面兩大層面抗干擾技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，才能最大程度的提升系統(tǒng)的抗干擾能力。本文嘗試從軟件和硬件兩個(gè)層面對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)研究進(jìn)行介紹，并提出了必須在對(duì)干擾源進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，在明確干擾性質(zhì)前提下合理的采用軟件和硬件抗干擾技術(shù)，最終最大可能的避免干擾對(duì)單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，使其能夠正常運(yùn)行。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]季照平.基于單片機(jī)ARM嵌入式技術(shù)的數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)研究[J].輕工科技，2015，11：47-48+68.

[2]高源.軟件抗干擾技術(shù)在煤礦用單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2014，03：239-240.

[3]張建平.單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)[J].廣播電視信息，2014，04：75-77.

[4]郝樹虹， 盛春玲， 李秋菊，等. 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2010（5）：22-22.