第4章 单片机软件可靠性设计
4.1 软件可靠性设计
软件是一种逻辑性系统元素，具有抽象性、严密性、智力性、持久性、易出错、须维护、难以度量等特征，软件编制过程与人密切相关，错误在所难免，并具有传染性。问题是如何使软件错误减少到最少，出错以后又具有一定的诊错容错能力。这是软件可靠性设计必须解决的问题。
图4-1 软件子系统人—环境特性示意图
4.2 单片机系统软件可靠性设计的途径
软件设计 错 误 是 造 成 软 件 运 行 不 可 靠 的 主 要 因素，但设计正确的软件并不一定就能可靠运行，因为软件在运行过程中还要受到来自内外的各种干扰，为此单片机系统软件可靠性设计主要有以下两条途径： 1）提高软件设计的正确性；
2）针对人—环境特性采取相应的可靠性措施。
4.3 提高软件设计的正确性途径
1）认真设计：在明确单片机系统各组成部分硬件地址的基础上，深刻领会汇编语言指令的功能及其对机器状态字的影响，正确划分片内的功能，认真细致的编写系统软件。在编写过程中可借鉴软件工程的一些具体作法，如按照信息流向逐级设计数据流图，编写程序时尽量增加注释语句，同时编写好软件文档，使程序易懂透明，增强软件的可读性和可维护性。
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2）合理安排中断：根据系统特点合理安排中断所完成的功能及中断的优先级，中断现场的保护和恢复，避免中断冲突，对于系统运行非常重要。
3）模块化结构：根据系统功能将软件分成若干个模块，这样不但编程思路清楚，不易出错而且也便于阅读和调试。
4）恰当安排软件陷阱：软件在运行过程中可能出现失控 现 象，例 如 受 到 3333 4 4 4 干 扰 或 程 序 飞 逸 到3333 4 4 4 非程序区，这时就会错误的执行 56 +7，,指令，造成 +7 内容错误变化。因此在未使用的向量、非程序区、程序断裂点、编程应用到 +7 的重要程序段埋设软件陷阱，以捕捉飞逸的程序。
5）恰当采用指令冗余技术：在不影响实时性的前提下，同一指令的反复执行，或用三选二策略进行判决，有利于消除偶然干扰，提高软件运行的可靠性。 6）软件消抖措施：按键操作中的意外抖动经常发生，为了消除不利影响，在键处理程序中，采用延时再判的方法，能够保证人机对话可靠进行。
7）应用直接地址：对固定寄存器区的寄存器 +@，用代号不如用直接地址来得可靠，因此在软件设计过程中应尽量采用直接地址，避免发生误传递。
8）应用数字滤波技术：在参数测量中，为了消除随机干扰，经常采用数字滤波技术。比如对核测井信号采用加权平滑消除高斯噪声；对井温信号采用中值滤波，或程序判断滤波，对于明显超出正常取值范围的数据予以剔除，从而提高采样的可信度。
9）软件容错设计：软件容错设计是一个困难的话题，因为它需要了解各类软件错误形态，进而决定具体的容错算法。对单片机系统而言，可采取一些简单的容错处理，如对于一些重要参数的输入，要求用户两次确认；对于非法的参数输入，单片机将自动复位。
4.4 调试与功能说明
单片机应用系统的调试包括硬件和软件两部分，但是他们并不能完全分开。一般的方法是排除明显的硬件故障，再进行综合调试，排除可能的软/硬件故障。 4.5 软件调试问题及解决
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软件程序的调试一般可以将重点放在分模块调试上，统调是最后一环。软件调试可以采取离线调试和在线调试两种方式。前者不需要硬件仿真器，可借助于软件仿真器即可；后者一般需要仿真系统的支持。本次课题，Keil软件来调试程序，通过各个模块程序的单步或跟踪调试，使程序逐渐趋于正确，最后统调程序。
仿真部分采用protus 6 professional软件，此软件功能强大且操作较为简单，可以很容易的实现各种系统的仿真。
首先打开protus 6 professional软件，在元件库中找到要选用的所有元件，然后进行原理图的绘制；绘制好后再选择wave6000已经编译好的*.hex文件，选择运行，观察显示结果，根据显示的结果和课题的要求再修改程序，再运行查，直到满足要求。
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参考文献
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致谢
首先衷心地感谢我的导师。本文从选题到完成，从理论上的探讨到实际问题的解决，无处不饱含着老师的心血。老师的悉心指导和建议给了我极大的帮助和支持，使我受益匪浅，在此论文完成之际，谨向老师致以深深的谢意和崇高的敬意。
我在这一次单片机可靠性设计过程中，受益匪浅。通过对自己在大学四年时间里所学的知识的回顾，并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的思考，最终完成了。这为自己今后进一步深化学习，积累一定宝贵的经验。撰写论文的过程也是专业知识的一部分，一个学习的过程，它使我运用已有的专业基础知识，对其进行设计，分析和解决实际问题的能力。
通过这次设计我发现，只有理论水平提高了，才能够将书本上的知识与实践相互结合，理论知识服务于实践，以增强自己的动手能力。这个毕业设计十分有意义，我获得很深刻的经验。通过这次的设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实践相互结合的重要性，也从中得到了很多书上无法得知的知识。
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