[發明專利]計算機CPU抗干擾的一種自診斷、自恢復方法

無效

• 申請號: 200810058168.2
• 申請日: 2008-03-07
• 公開（公告）號: CN101256517A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 楊華舒;楊宇璐;吳霞;鄭郝偉;施繼華
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F11/00
• 分類號: G06F11/00
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 趙云

技術領域

本發明涉及一種計算機CPU自診斷容噪方案，屬于電子技術-電磁兼容技術領域。

背景技術

計算機性能的不斷改善，使其迅速滲透到了傳統工業的各種控制領域。測控計算機的運行環境復雜：有的安裝于電廠中控室的屏柜，有的位于各種受控設備旁；而對于機電一體化的產品來說，計算機就是產品的一部分。工控計算機是硬件和軟件的結合體，而且大多處于強電回路、強電設備甚至超高頻、超高壓電器所構成的惡劣電磁環境之中。

對于研制微機工控系統的科技人員而言，系統自身及應用環境產生的各種電磁噪聲乃是普遍的困擾因素。許多應用系統在進行仿真調試和實驗室內的聯機試運行時都是成功的，然而一旦進入現場實用，系統則會產生預料以外的誤動作或誤顯示，嚴重時甚至導致前期研制成果基本失效，浪費了大量寶貴的時間和人力物力。因此，在工業控制系統的研制過程中，計算機的容錯、糾錯能力是整個系統成敗的關鍵之一。數十年來，人們已經研究出了許多抗干擾的硬件措施，包括采用凈化電源、接地、屏蔽、光電耦合、數據濾波及延時除顫、CPU硬件“看門狗”等等。一般情況下，這些硬件能夠起到一定的作用，但在某些場合則會引出下列四個問題：

(1)對于廉價的微機控制系統(如單片計算機)，上述抗干擾硬件的引入將會明顯增加產品的常規成本，在某些情況下所增加開支的比例甚至是不能容忍的。正因為如此，大多數家用自控裝置和便攜式數字儀表抑制噪聲的設施不夠完善，在干擾強烈的區域往往出現誤動作。

(2)增加的硬件將使電路板復雜化，從而又引出了新的噪聲和不恰當的電路耦合。這個問題在微型智能儀表上比較突出。

(3)由于數字電路的翻轉速度很快，極易產生射頻干擾脈沖，而其它集成電路的高速響應特性又使得這類脈沖很容易被接收，這就導致了新的干擾和復合干擾。

(4)硬件的增加常常導致系統的無故障工作時間縮短，“硬件比軟件更容易出故障”已經是工控領域的共識。有些硬件一旦損壞，則非但不能抗干擾，還有可能導致整個系統失效。

廣泛調查和可靠性實驗均表明，干擾信號通過硬件竄入計算機，其對程序執行過程的誤導和對結果的修改，是引起控制系統失效的最主要原因。因此一味增加抗干擾的硬件不僅增加了長期成本，有時還會增加額外的噪聲來源或者噪聲接收器、增大了系統硬件故障的發生率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種計算機CPU抗干擾的自診斷、自恢復方法，其成本低，無需片外硬件；故障率低，能夠及時發現PC指針異常、實時地強制“軟復位”并恢復重要數據，從而保證系統的正常運行。

解決本發明的技術問題所采用的方案是：利用芯片內的一個定時/計數器單元接收內部時鐘提供的穩定脈沖；在芯片中編制定時器清零/置數程序、程序指針PC定位功能中斷服務程序和數據恢復程序；用設定的周期反復檢查程序運行狀況，及時將被干擾的PC強制性拉回到指定位置并恢復重要端口和數據，使計算機系統恢復正常。

本發明的具體實施步驟為：(1)在芯片內選擇一個閑置或使用較少的定時器；(2)依據計算機系統其它硬件的運行特征，在初始化程序段給定時器賦初值，開啟其中斷功能、啟動定時器；(3)粗略計算應用程序的運行時間和定時器的中斷周期，在定時器提出中斷請求的周期時間內，在應用程序中插入專門指令把定時器復原為初值狀態，以預防定時器中斷而引起的誤復位；(4)針對I/O、SFR等端口及重要數據編寫備份程序，實時反映其正常的變更；(5)編寫定時器的中斷服務程序，將程序指針PC強制性拉回到系統設計需要所指定的位置，并恢復重要端口和數據。

本發明各重要組成的軟硬件功能是：

①定時/計數器：利用芯片內閑置的、或者使用率較低的定時器，接收內部時鐘提供的穩定脈沖，在PC受到干擾時提出中斷請求；

②定時器清零/置數程序：首先，在初始化程序中設置定時器的工作方式，并根據需要賦初值、開啟其中斷和定時功能。其次，推算溢出周期內允許執行指令的最大數量，用以設定在應用程序中給定時器重賦初值的位置。