十年專注單片機(jī)方案開發(fā)的方案公司英銳恩，分享關(guān)于單片機(jī)軟件狗。英銳恩現(xiàn)提供服務(wù)產(chǎn)品涉及主控芯片：8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)及各類運(yùn)算放大器等。

摘要：文章指出了一種廣泛流傳的誤解：在MCS-51系列單片機(jī)中，只要用指令使程序從起始地址開始執(zhí)行，就可以復(fù)位單片機(jī)，擺脫干擾。通過一個簡單的實(shí)驗(yàn)，揭示了軟件復(fù)位的可靠方法。有的單片機(jī)（如8098）有專門的復(fù)位指令，某些增強(qiáng)型MCS-51系統(tǒng)單片機(jī)雖然沒有復(fù)位指令，但片內(nèi)集成了WATCHDOG電路，故抗干擾也不成問題。而普及型MCS-51系列單片機(jī)（如8031和8032）既然無復(fù)位指令，又不帶硬件WATCHDOS，如果沒有外接硬件WATCHDOG電路，就必須采用軟件抗干擾技術(shù)。常用的軟件抗干擾技術(shù)有：軟件陷阱、指令冗余、軟件WATCHDOG等，它們的作用是在系統(tǒng)受干擾時能及時發(fā)現(xiàn)，再用軟件的方法使系統(tǒng)復(fù)位。所謂軟件復(fù)位就是用一系列指令來模仿復(fù)位操作，這就是MCS-51系列單片機(jī)所特有的軟件復(fù)位技術(shù)。

現(xiàn)用一簡單的實(shí)驗(yàn)說明，實(shí)驗(yàn)電路如附圖所示。接于仿真插座P1.0的發(fā)光二極管LED0用來表示主程序的工作情況，接于P1。1的發(fā)光二極管LED1用于表示低級中斷子程序的工作情況，接于P1。2的發(fā)光二極管LED2用來表示高級中斷子程序的工作情況，接于P3。2口的按鈕用來設(shè)立干擾標(biāo)志，程序檢測到干擾標(biāo)志后故意進(jìn)入死循環(huán)或掉進(jìn)陷井，模仿受干擾的情況，從而檢驗(yàn)各種復(fù)位方法的實(shí)際效果。寮驗(yàn)初始化程序如下： ORG 0000H STAT: LJMP MAIN ;復(fù)位入口地址 LJMP PX0 ;按鈕中斷向量（低級中斷） ORG 000BH LJMP PT0 ;t0中斷向量（低級中斷） ORG 001BH LJMP PT1 ;T1中斷向量（高級中斷） ORG 0030H MAIN： CLR EA MOV SP，#7 MOV P1，#0FFH MOV P3，#0FFH MOV TMOD，#11H CLR 00H ;干擾標(biāo)志初始化 SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB PT1 SETB TR0 SETB TR1 SETB EA LOOP: CPL P1.0 ;主程序發(fā)光二極管LED閃爍 MOV R6,#80H MOV R7,#0 TT1: DJNZ R7,TT1 DJNZ R6,TT1 SJMP LOOP PX0: SETB 00H ;設(shè)立干擾標(biāo)志，模擬發(fā)生干擾 PT0: CPL P1.1 ;低級中斷程序發(fā)光二極管LED1閃爍 RETI PT1: CPL P1.2 ;高級中斷程序發(fā)光二極管LED2閃爍 RETI END 實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1． 按上述程序啟動執(zhí)行，三個發(fā)光二極管都應(yīng)閃爍（否則應(yīng)先排除故障），表示主程序和各中斷子程序正常。因模擬干擾標(biāo)志未加檢測，故不受按鈕影響。 

2． 修改主程序如下，按下按鈕后主程序即掉入死循環(huán)中。 LOOP: CPL P1.0 MOV R6,#80H MOV R7,#0H TT1: DJNZ R7,TT1 DJNZ R6,TT1 JNB 00H,LOOP ;受干擾否？ STOP： LJMP STOP ;掉入死循環(huán)。 這時可以看到，主程序停止工作（LED0停止閃爍），而兩個中斷子程序繼續(xù)運(yùn)行（LED1和LED2繼續(xù)閃爍）。 

3． 將定時器T1妝作軟件WATCHDOG，將30H單元用作軟件WATCHDOG計數(shù)器。主程序中加入一條復(fù)位軟件WATCHDOG的指令。 LOOP: CPL P1.0 MOV 30H,#0 ;復(fù)位軟件WATCHDOG計數(shù)器 LOOP: CPL P1.0 MOV R6,#80H MOV R7,#0H TT1: DJNZ R7,TT1 DJNZ R6,TT1 JNB 00H,LOOP ;受干擾否？ STOP： LJMP STOP ;掉入死循環(huán)。 T1中斷子程序修改如下： PT1: CPL P1.2 ;高級中斷程序發(fā)光二極管閃爍 INC 30H MOV A,30H ADD A,#0FDH JC ERR ;達(dá)到3次否？ RETI ERR: LJMP STAT ;軟件WATCHDOG動作當(dāng)按下按鈕前，程序正常運(yùn)行（三個LED全閃）。

按下按鈕后，主程序能迅速恢復(fù)工作，但兩個中斷子程序被封鎖，不再工作。過程如下：主程序檢測到干擾后進(jìn)入死循環(huán)，不能執(zhí)行復(fù)位30H單元的操作，T1中斷使30H不斷增值，計數(shù)到3時，軟件WATCHDOG執(zhí)行動作，執(zhí)行一條LJMP指令，使程序從頭執(zhí)行。MAIN過程中清除了干擾標(biāo)志（表示干擾已經(jīng)過去），使主程序迅速恢復(fù)工作。按理說MAIN過程中也重新設(shè)定了各個中斷，并開放了它們，為什么中斷不能恢復(fù)工作呢？這是因?yàn)橹袛嗉せ顦?biāo)志的復(fù)位工作被遺忘了，因?yàn)樗鼪]有明確的位地址可供編程，直接轉(zhuǎn)向0000H地址并不能完成真正的復(fù)位。軟件復(fù)位是使用軟件陷井和軟件WATCHDOG后必須進(jìn)行的工作，這時程序出錯完全有可能發(fā)生中斷子程序中，中斷激活標(biāo)志已置位，它將阻止同級中斷響應(yīng)。由于軟件WATCHDOG是高級中斷，它將阻止所有中斷響應(yīng)。由此可見，清除中斷激活標(biāo)志的得要性，很多文獻(xiàn)的作者回為沒有認(rèn)識到這一點(diǎn)進(jìn)入誤區(qū)。

4． 在所有指令中，只有RETI指令能清除中斷激活標(biāo)志。出錯處理程序ERR主要是完成這一功能，其它的善后工作交由復(fù)位后的系統(tǒng)去完成。為此，我們重新設(shè)計T1中斷子程序如下所示： PT1: CPL P1.2 ;高級中斷程序發(fā)光二極管閃爍 INC 30H ;軟件WATCHDOG計數(shù)器增值 MOV A,30H ADD A,#0FD JC ERR ;達(dá)到3次否？ RETI ERR: CLR EA ;關(guān)中斷 CLR A ;準(zhǔn)備復(fù)位地址（0000H） PUSH ACC PUSH ACC RETI ;清除中斷激活標(biāo)志并復(fù)位這段程序先關(guān)中斷，以便后續(xù)處理能順利進(jìn)行，然后用RETI指令替代LJMP指令，從而既清除了中斷激活標(biāo)志又完成了轉(zhuǎn)向0000H的任務(wù)。按這樣改好后程序再運(yùn)行，結(jié)果仍不理想：按下按鈕后，有時只有主程序和高級中斷子程序能迅速恢復(fù)正常，而低級中斷仍有被關(guān)閉的可能。如果按如下方法把干擾轉(zhuǎn)移到低級中斷中，則按下按鈕后低級中斷必然被關(guān)閉： LOOP: CPL P1.0 MOV R6,#80H MOV R7,#0H TT1: DJNZ R7,TT1 DJNZ R6,TT1 SJMP LOOP PT0: CPL P1.1 JB 00H,STOP RETI STOP： LJMP STOP ;掉入死循環(huán)。 仔細(xì)分析后可能得出結(jié)論：當(dāng)軟件WATCHDOG是嵌套在低級中斷中起作用時，復(fù)位后只清除了高級中斷激活標(biāo)志，低級中斷標(biāo)志仍然被置位，從而使低級中斷一直被關(guān)閉。 

5． 修改出錯處理如下： ERR: CLR EA ;正確的軟件復(fù)位入口 MOV 66H,#0AAH ;重建上電標(biāo)志 MOV 67H,#55H MOV DPTR,#ERR1 ;準(zhǔn)備第一次返回地址 PUSH DPL PUSH DPH RETI ;清除高級中斷激活標(biāo)志 ERR1: CLR A PUSH ACC PUSH ACC RETI ;清除低級中斷激活標(biāo)志這時，必須執(zhí)行兩次RETI，才能到達(dá)0000H，以保證清除全部中斷激活標(biāo)志，達(dá)到和硬件復(fù)位相同的效果。同樣，軟件陷井也必須由下列三條指令 NOP NOP LJMP STAT 改成： NOP NOP LJMP ERR 才能達(dá)到目的。當(dāng)主程序受到干擾被軟件陷阱捕獲時，中斷標(biāo)志并未置位，執(zhí)行ERR過程中，RETI指令等效于RET指令，同樣可以達(dá)到軟件復(fù)位的目的。有興趣的讀者可以將軟件陷阱代替死循環(huán)，分別用LJMP STAT和LJMP ERR1來替代LJMP ERR，再將干擾檢測分別設(shè)在低級中斷和主程序中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果必然證明同：只有LJMP ERR才能萬無一失地實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)位，使系統(tǒng)擺脫干擾同，恢復(fù)正常。在MCS-51單片機(jī)的軟件復(fù)位過程中，必須連續(xù)執(zhí)行兩次中斷返回指令RETI才能確保系統(tǒng)恢復(fù)正常。