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单片机系统可靠性设计单片机系统可靠性设计 单片机是典型的嵌入式微控制器，由运算器，控制器， 存储器，输入输出设备等构成，相当于一个微型的计算机。 下面是小编为你带来的单片机系统可靠性设计 ，欢迎阅读。 在单片机系统的设计中，为了提升系通过运行的安全 性与可靠性，需要针对其硬件系统和软件系统实施可靠性 设计，这样才能满足使用需求。本文将针对单片机系统， 分别从软件和硬件两个方面来阐述可靠性设计，具有一定 的借鉴意义。 单片机系统 可靠性 设计 随着科学技术的不断进步，人们对于单片机系统的设 计也更加关注，不断研究出新的技术，来提升单片机系统 运行的可靠性。但是其可靠性与用户需求依然存在着一定 的差距，亟需对其进行完善，提升可靠性。 正确设计软件 1.认真设计 对于单片机系统每部分的硬件地址，要清楚明确，对 于汇编语言指令以及机器状态影响要了解和掌握，对于 CPU 内部的 RAM 功能要划分正确，仔细认真编写单片机系统软 件。同时，在编写中，应用软件工程做法，保证程序的透 明易懂，提升可维护性和可读性。 2.合理安排中断 按照系统的具体特点，对于工段优先级和中断功能进 行合理的安排，保护和恢复中断现场，防止发生中断冲突。 3.模块化结构 按照系统功能，可以将软件划分为多个模块，保证变 成具有清楚的思路，便于调试和阅读，不易出错。 提升可靠性具体措施 1.设计合理的软件陷阱 在运行软件的过程中，有可能会出现失控的情况，例 如，受到干扰，或者程序飞逸到非程序区。所以，在重要 程序段、程序断裂点、非程序区以及向量区，可以埋设陷 阱，从而及时捕捉飞逸程序。 2.指令冗余技术的应用 在不对实时性造成影响的情况下，反复执行同一指令， 应用三选二方式实施判定，可以消除一些偶然的干扰，从 而提升可靠性。 指令的应用 在进行单片机的地面测井仪的研制时，在对编好程序 进行仿真运行时能够通过，但是写入指令时却无法运行， 这是就可以将发生问题的字节用 NOP 代替，从而正常运行。 4.软件消抖方式 在按键操作中经常会发生意外的抖动，为了有效消抖， 在处理程序内，可以通过延时再判，保证人机对话运行的 可靠性。 5.直接地址的应用 固定寄存器内的 Ri 寄存器，可以应用直接地址来提升 可靠性，所以在设计软件时，应用直接地址，防止出现误 传递。 6.数字滤波技术 在测量参数的时候，可以通过数字滤波技术来消除随 机干扰。例如，针对核测井信号，通过加权平滑，可以消 除高斯噪声。针对井温信号，可以采用程序判断滤波或者 中值滤波，提高可信度。 系统合理设计 各种器件应该保证速度匹配，不能混用高、低速器件。 匹配电平，CMOS 和 TTL 接口电平应该匹配。匹配温度性能， 不能混用高、低温器件。匹配可靠性等级，不能混用可靠 性不同的器件。对于系统时钟要合理的选择。在保证实时 性的情况下，系统时钟较低，能够降低速度要求，可以提 高可靠性。对于连接件的布局和选型、器件安装结构等要 合理设计。单机片系统的键盘板、接口板和主机板需要应 用总线板插槽进行相互连接，插槽的工艺会影响系统运行 的可靠性。因此，可以减少中间环节，用插座和插头来代 替插槽。 保证元器件的可靠 尽量保证元器件的可靠性等级高。筛选元器件，对于 元器件要进行分级分类的使用。 人-环境特性的可靠性策略 第一，按照硬件的功能，采用模块化布局，主要包括 两个层次，分别是板级，以及印制板内部的单元电路。例 如，将不同参数的测量电路进行划分，形成不同接口板， 然后在板内将数字电路和模拟电路进行集中布局。第二， 保证元器件的引线走向和布局满足信号传输特性要求。第 三，在印制板的电源入口部分，增加电容，从而滤除电源 干扰。第四，对于同一印制板内部的同一组电源，防止翻 面走线，避免不同电源互相干扰。 第五，在继承芯片的供电引脚处安装去耦电容，提升 集成芯片运行可靠性。第六，将调零电路安装到模拟输出 通道，抑制输出零漂。第七，抗振设计。单机片系统中存 在着较多的插拔器件，不仅要选择较好性能的插座，还应 该将插座和器件固定在一起，例如涂敷高温硅胶和应用金 属卡等。还可以应用晶振，提高可靠性。第八，设计低功 耗系统。通过低功耗设计和加装保温瓶，可以适应高温环 境。将单机片系统应用于下井仪中，因为恶劣的散热条件 和有限的安装空间，可以简化设计，运用高集成低功耗的 元器件。CPU 和其他期间应该保证是军品级别，保证正常工 作。 第九，当辐射对微电子器件产生影响后，会造成漏电 流和表面翻转，为了改善这种情况，可以应用在通讯和航 天领域应用比较广泛的 GaAs 的单片微波集成电路。现阶段， 在石油测井行业，还没有出现辐射影响单片机系统运行可 靠性的情况，但是也需要重视这方面的因素，从而提升可 靠性。 综上所述，针对于单片机系统，为了保证其运行的安 全性和可靠性，需要从软件和硬件两个方面入手，进行合 理的设计，提升其运行的可靠性。在软件系统中，需要认 真的设计软件，通过一些高新技术的应用，提升软件设计 质量，进而提高可靠性。对于硬件，应该选择一些性能优 良的硬件设备，降低各种因素的影响，从而提升运行安全 性。结合软件和硬件两个方面，综合设计单机片系统，全 面提高其运行的可靠性。 孟相武，程劲，罗克露，韩淙.基于 Linux 的高可用 集群系统的设计及实现.电子科技大学学报，XX. 龚征华，施丹，沈国海，王志南.基于嵌入式单片机 的角度自动控制系统的可靠性设计.船舶，XX. 唐纬，吴耀庭，葛善锋，宋明，彭乐龙，徐殿平，张 圣，刘洋.终端产品常用通讯接