嵌入式软件容错技术及应用.pdf

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1、2011年第2期煤矿机电·119·11．4、11．5、11．1、11．2应处于关闭状态；(4)启动油泵，观察压力表指示，顺时针方向缓慢地旋紧溢流阀12的手轮，系统压力会缓慢升高。由于截止阀11．1处于关闭状态，所以油缸和小车不会移动。待压力上升到P0时，停止旋转溢流阀的手轮，压力表指针稳定在P0点上，这时油泵仍然旋转，但压力不会上升，可以听见溢流阀内的泄油声。观察几分钟压力稳定后停泵。之后将溢流阀的手轮顺时针再转动1／4圈，以消除液压缓冲，再将电接点压力表上限指针复原，将截止阀11．1缓慢地打开

2、直到最大位置。至此，张紧系统溢流阀的调整工作完毕。(收稿日期：2010—09—16)文章编号：1001—0874(2011)02—0119一02嵌入式软件容错技术及应用蒋玉华(江苏三恒科技集团有限公司，江苏常州213031)中图分类号：Tt)302．8文献标识码：B在煤矿井下，外界干扰对电子产品的影响是无法避免的，而确保矿用电子产品能够可靠、稳定的运行极其重要。矿用电子产品可靠性设计是一项系统工程，其软件系统的容错技术能起到抑制煤矿井下干扰的作用。在软件运行过程中，应能及时诊断出硬件运行故障并修

3、复错误，从而确保程序正确运行。1容错程序编写(1)程序的架构程序架构采用的是结构化和模块化的设计，主要遵循以下原理：①简单原理；②层次原理；③易证原理；④安全原理。同时，程序架构在构思时应充分熟悉硬件性能，许多容错方面的设计需要硬件的支持，如外部非易失存储器件的支持等，应在设计之初就与硬件同时考虑。(2)输入信号检测输入信号重复检测方法是结合数字滤波应用而形成的一种抗干扰方法。设计者多次采集输入信号，当连续两次或以上的采集结果完全一致时，认为是一次有效信号。如果采样信号总是变化，在达到设定的最高

4、次数时，则给出报警信号。对于来自各类传感器的信号，如开关量信号、频率信号、累计量信号等，都可采用这种检测方法。对于重要输入信号的检测，一般采用多次重复检测的方法，以开关量馈电传感器为例，对接口中的输入数据信号进行3次或更多次采样，若结果完全一致则认为是有用的输入信号；若多次测试结果不一致，则可停止采样或者给用户提示便于解决。在实际应用中，需要根据具体情况，选择采样频率。采样频率可以通过定时器或者延时来实现。为了滤除尽可能多的干扰，采样应为不等的频率。但是对数据影响较大的干扰信号，其作用的时间宽度

5、往往在几十到几百微秒之间，因此可把采样频率设定在毫秒级上。实际应用表明，此方法可有效地保证软件可靠运行。(3)输出端口数据刷新方法控制输出端口采用数据刷新方法控制信号输出的抗干扰设计，此设计主要是采用重复输出的方法，这是一种提高输出接口抗干扰性能的常见有效措施。输出重复数据，可使受干扰影响的设备还没有来得及响应(设备的响应时间为毫秒级，指令执行时间是微秒级)，正确的信息已经响应，这样可以及时防止误动作的产生。在程序结构的安排上，可为输出数据建立一个数据缓冲区，在程序的周期性循环内将数据输出。对于

6、累计量控制型设备不能这样重复送数，只有通过检测通道，从设备的反馈信息中判断数据传输的正确与否。若发现串口长时间接收不到正确的命令，则对串口重新初始化，并清空缓冲区中内容。此外，因MCU故障导致RS．485信号使能端处于长发状态，应即对使能端进行检查。尽管RS485规定差模电压大于200mV即能正常工作，但实际上一个运行良好的系统差模电压可在1．2V左右(因网络分布、速率的差异，差模电压可在0．8—1．5V的范围内)。(4)软件拦截技术单片机系统中的CPU受到煤矿井下强电场或高频设备干扰后，程序的

7、执行顺序有可能无法按照程序员的要求执行。例如，当CPU在读写IIC接口的铁电存储器时，突然来了干扰信号，导致标志位未被识别或者改变了某个标志位的有效值，此时程序执行顺序将被打破，导致程序从一个区域跳转到另一个区域，或者程序在同一段代码内乱跳转，陷入“死循环”，使系统失灵。使用软件拦截技术可以拦截程序中的乱跳转或“死循环”，并将运行程序引导至可靠运行状态。软件拦截技术常采用设标志位法。系统软件是由若干子程序模块组成，每个子程序设定一个入口标志及一个出口标志，即在特定的RAM区设置有效标志位。为判断

8、程序是否出现异常，可在每个功能模块的结尾处将指定RAM区中保存的标志与本功能模块预先设置的标志进行比对。若不同，则前面一个功能模块运行不正常或没有运行。同时进行分析数据是否需要重新运行前一个功能模块。当软件拦截技术不能使异常的程序恢复至正确的运行状态时，通常采用软件监视技术，即看门狗技术，强制程序正确运行。看门狗的运用最重要的是对异常的捕捉能力，主程序中喂狗具有系统资源占用少、简单等优点。应尽可能采用主程序单点喂狗，并在程序各处设置标志位，判断各子程序是否运行，喂狗之前应先判断该标志位并判断自诊