主頁（http://www.www.xzhtuan.com）：視頻監(jiān)控微機(jī)控制系統(tǒng)中的干擾與抗干擾(2)

自動(dòng)復(fù)位措施
程序的執(zhí)行本身是封閉的，但是因CPU總線、程序存貯器受到干擾后，會(huì)影響程序的正常執(zhí)行。為了保證程序在受到干擾后，能恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)，通常采用下面兩種手段進(jìn)行保證。

1、合理分配程序空間
合理分配程序空間是，在未利用的地方加上跳轉(zhuǎn)指令，保證程序可以跳回到正常的程序。但此方法的前提是，CPU要處于正常的工作狀態(tài)才行，但有些時(shí)候干擾會(huì)損壞CPU工作條件，而使CPU不能進(jìn)行工作，因而產(chǎn)生了下面的一種自動(dòng)復(fù)位手段。
2、自動(dòng)復(fù)位
自動(dòng)復(fù)位方法的原理是，在程序循環(huán)體中安排一監(jiān)視程序，也就是在程序正常執(zhí)行時(shí)，在某一口線上產(chǎn)生一定周期和脈寬的信號，將此脈沖送給復(fù)位檢測電路。一旦CPU工作異常，此時(shí)檢測電路就向CPU發(fā)出復(fù)位信號，以重新啟動(dòng)設(shè)備工作。檢測電路一般有兩種工作方式：

a、恒定電平檢測法：它利用可再觸發(fā)式單穩(wěn)電路進(jìn)行，利用上述信號不斷觸發(fā)單穩(wěn)電路，以保證正常的輸出，而一旦此觸發(fā)電路失去，單穩(wěn)電路便會(huì)給出復(fù)位信號。

b、定時(shí)器檢測法：它利用一振蕩器脈沖計(jì)數(shù)，CPU給出的周期信號用來復(fù)位計(jì)數(shù)器，而一旦此復(fù)位信號消失，則計(jì)數(shù)器便溢出產(chǎn)生一信號復(fù)位CPU。
在大部分的設(shè)備中，復(fù)位監(jiān)視程序僅提供一個(gè)周期信號是不夠的，因?yàn)镃PU一旦復(fù)位，將破壞所有狀態(tài)，這樣的設(shè)備對用戶來說就不可靠了。為了保證上述過程對用戶透明，一般采用下述方法進(jìn)行：即CPU在復(fù)位時(shí)，不影響其內(nèi)部RAM的內(nèi)容。因此，利用內(nèi)部RAM的這個(gè)特點(diǎn)，可在上電復(fù)位后，在RAM中設(shè)一上電后的標(biāo)志。根據(jù)此標(biāo)志，CPU便可判定是上電復(fù)位，還是受干擾后自動(dòng)復(fù)位了。并且，將程序分段執(zhí)行，進(jìn)入一個(gè)段便在RAM中作一標(biāo)記，設(shè)備各I/O口的狀態(tài)也存在RAM中，這樣一旦自動(dòng)復(fù)位后，便可將上述信息寫到I/O口，以保證設(shè)備狀態(tài)的連續(xù)，同時(shí)進(jìn)行原程序段執(zhí)行，從而保證了程序運(yùn)行的連續(xù)性。采用此方法后，保證了自動(dòng)復(fù)位過程對用戶的透明，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

其它軟件抗干擾
1、數(shù)字濾波
這種濾波是，濾去采樣過程中由于干擾而疊加于采樣值之上的成分。由于各種參數(shù)的干擾成分不同，所以濾去這些干擾成分的方式也不同。通常在使用中，可根據(jù)情況選用以下幾種數(shù)字濾波方法：
a、一階慣性濾波法：一階慣性濾波是一種動(dòng)態(tài)濾波法，實(shí)踐證明，它是一種比較有效的濾波法，尤其對于低頻干擾分量和一些周期性、脈沖性的干擾，有很好的效果，可以彌補(bǔ)RC濾波的不足。其基本計(jì)算機(jī)公式為
y (n) =βx (n) + (1－β) y (n－1) (1)
式中，x (n)是本次采樣值；y (n)、y (n－1)是本次、上次濾波輸出值；β是濾波系數(shù)。
不同的采樣參數(shù)和不同的干擾成分，濾波系數(shù)β的取值不同。β值的選擇非常重要，通常β的取值范圍為0~1，一般取0.75左右。

b、遞推平均值濾波法：這種濾波法是在采樣信號值出現(xiàn)頻繁的振蕩時(shí)，此時(shí)用遞推平均值濾波的方法可予以平滑。其基本的計(jì)算機(jī)公式為:
式中，y（k）是第k次N項(xiàng)的遞推平均值；y(k－i)是往前遞推第i項(xiàng)的測量值；N是遞推平均的項(xiàng)數(shù)。
N值的選擇，對采樣平均值的平滑程度與反應(yīng)靈敏度均有直接的關(guān)系。N選得過大，雖然平均效果較好，但占用機(jī)器時(shí)間長，并且對參數(shù)變化的反應(yīng)很不靈敏；N選得過小，效果不顯著，尤其對脈沖性干擾。N究竟取得多大，要視系統(tǒng)實(shí)際的采樣參數(shù)和生產(chǎn)情況而定。一般情況下，流量：N=12；壓力：N=4；溫度：N=1。

c.、限幅濾波法：這種濾波法是，在工業(yè)現(xiàn)場采樣，由那些大的隨機(jī)干擾或由變送器可靠性欠佳所造成的失真，都將引起輸入信號的大幅度跳碼，從而造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的誤動(dòng)作。在這種情況下，一般可用這種限幅濾波法來抗干擾。

2、輸出限幅
在控制回路中，由于有干擾信號的串入，可能出現(xiàn)輸出信號大幅度變化或產(chǎn)生小的振蕩。為使系統(tǒng)在非特殊的情況下能夠正常穩(wěn)定地輸出，以保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安全，必須設(shè)置輸出限幅環(huán)節(jié)。一旦輸出達(dá)到或超過限定值時(shí)，則應(yīng)使送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號受到箝位。

3、計(jì)算機(jī)將沒有使用的內(nèi)存單元全部置成FFH
當(dāng)發(fā)生飛程序時(shí)，若程序“飛”到置成FFH的單元，將執(zhí)行RST 38 H指令。若在0038 H單元中預(yù)先寫入一條轉(zhuǎn)移指令，使它轉(zhuǎn)入用戶程序的入口，就不會(huì)造成“死機(jī)”現(xiàn)象了。

4、對不使用的中斷方式的處理
對不使用的中斷方式的I/O入口，全部寫成轉(zhuǎn)到用戶程序，也是防止出現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象的一種措施。


系統(tǒng)軟件中的通信糾錯(cuò)編碼
還有一種抗干擾措施，就是系統(tǒng)軟件中的通信糾錯(cuò)編碼。這種糾錯(cuò)編碼的目的是，保證系統(tǒng)的正確性。在大部分的系統(tǒng)中，設(shè)備的通道是單向的，為保證各命令碼不丟失，采用自動(dòng)回詢重傳是不現(xiàn)實(shí)的，只能將可靠性保證措施的重點(diǎn)，放在通信碼的糾錯(cuò)上下功夫。

通常采用的通信碼糾錯(cuò)編碼的方法，分為兩類：
1、冗余碼通信
冗余碼通信是將每個(gè)碼多次發(fā)送，接收端進(jìn)行軟件判決，取多數(shù)的辦法來實(shí)現(xiàn)。通常用的是三中取二的方法，具體是分，按字節(jié)和按位兩種方法發(fā)送和判決。采用此冗余碼通信方法的缺點(diǎn)是，占用信道時(shí)間長，不能糾一個(gè)以上的錯(cuò)。而控制系統(tǒng)的信道往往很少，過多地占用信道時(shí)間，因而會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

2、糾錯(cuò)編碼通信
一般，在保證系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的情況下，根據(jù)信道的特點(diǎn)，可選擇適當(dāng)?shù)拇a型進(jìn)行編碼和解碼，常用的有：漢明碼、對偶碼、循環(huán)碼、BCH碼、卷積碼等。有關(guān)這些知識已超出了本文的內(nèi)容，讀者可以根據(jù)具體情況查找有關(guān)資料選擇一個(gè)合適的碼型。

結(jié)語
由上述介紹可以知道，要設(shè)計(jì)好一個(gè)安防監(jiān)控系統(tǒng)中的微機(jī)控制系統(tǒng)，必須注意來自各方面的干擾，并在軟、硬件方面采取相應(yīng)對策的抗干擾措施。本文介紹的常見的干擾與抗干擾的方法，可供借鑒參考。尤其當(dāng)前安防監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備趨向嵌入式的熱潮時(shí)，因此本文的撰寫發(fā)表可以說是適時(shí)的。