主頁（http://m.by236.com）：視頻監(jiān)控微機控制系統(tǒng)中的干擾與抗干擾(2)

自動復(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，但有些時候干擾會損壞CPU工作條件，而使CPU不能進行工作，因而產(chǎn)生了下面的一種自動復(fù)位手段。
2、自動復(fù)位
自動復(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，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，此時檢測電路就向CPU發(fā)出復(fù)位信號，以重新啟動設(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)電路便會給出復(fù)位信號。

b、定時器檢測法：它利用一振蕩器脈沖計數(shù)，CPU給出的周期信號用來復(fù)位計數(shù)器，而一旦此復(fù)位信號消失，則計數(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)視程序僅提供一個周期信號是不夠的，因為CPU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行：即CPU在復(fù)位時，不影響其內(nèi)部RAM的內(nèi)容。因此，利用內(nèi)部RAM的這個特點，可在上電復(fù)位后，在RAM中設(shè)一上電后的標志。根據(jù)此標志，CPU便可判定是上電復(fù)位，還是受干擾后自動復(fù)位了。并且，將程序分段執(zhí)行，進入一個段便在RAM中作一標記，設(shè)備各I/O口的狀態(tài)也存在RAM中，這樣一旦自動復(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)，同時進行原程序段執(zhí)行，從而保證了程序運行的連續(xù)性。采用此方法后，保證了自動復(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態(tài)濾波法，實踐證明，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RC濾波的不足。其基本計算機公式為
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，此時用遞推平均值濾波的方法可予以平滑。其基本的計算機公式為:
式中，y（k）是第k次N項的遞推平均值；y(k－i)是往前遞推第i項的測量值；N是遞推平均的項數(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，但占用機器時間長，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，從而造成計算機系統(tǒng)的誤動作。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，以保護執(zhí)行機構(gòu)的安全，必須設(shè)置輸出限幅環(huán)節(jié)。一旦輸出達到或超過限定值時，則應(yīng)使送往執(zhí)行機構(gòu)的信號受到箝位。

3、計算機將沒有使用的內(nèi)存單元全部置成FFH
當發(fā)生飛程序時，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，就不會造成“死機”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”現(xiàn)象的一種措施。


系統(tǒng)軟件中的通信糾錯編碼
還有一種抗干擾措施，就是系統(tǒng)軟件中的通信糾錯編碼。這種糾錯編碼的目的是，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，采用自動回詢重傳是不現(xiàn)實的，只能將可靠性保證措施的重點，放在通信碼的糾錯上下功夫。

通常采用的通信碼糾錯編碼的方法，分為兩類：
1、冗余碼通信
冗余碼通信是將每個碼多次發(fā)送，接收端進行軟件判決，取多數(shù)的辦法來實現(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是，占用信道時間長，不能糾一個以上的錯。而控制系統(tǒng)的信道往往很少，過多地占用信道時間，因而會影響系統(tǒng)的實時性。

2、糾錯編碼通信
一般，在保證系統(tǒng)實時性的情況下，根據(jù)信道的特點，可選擇適當?shù)拇a型進行編碼和解碼，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)資料選擇一個合適的碼型。

結(jié)語
由上述介紹可以知道，要設(shè)計好一個安防監(jiān)控系統(tǒng)中的微機控制系統(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。尤其當前安防監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備趨向嵌入式的熱潮時，因此本文的撰寫發(fā)表可以說是適時的。