80c51復(fù)位標(biāo)志位的設(shè)置與應(yīng)用分析

1、0c51復(fù)位標(biāo)志位的設(shè)置與應(yīng)用分析引言設(shè)査復(fù)位標(biāo)志位便于區(qū)分不同原因引發(fā)的復(fù)位，作為一種新技術(shù)被越來越多的新型單片 機(jī)所采納。例如philips公司的p87lpc700和p89lpc900系列、freescale公司（原motorola 半導(dǎo)體部）的mc68hc05系列和mc68hc08系列、sunplus公司的spmc65系列、 microchip公司的pic系列等，內(nèi)部都設(shè)計(jì)了專門用于記錄各種復(fù)位標(biāo)志的狀態(tài)寄存器。mc68hc08系列冇一個(gè)復(fù)位狀態(tài)寄存器，負(fù)責(zé)記錄6種復(fù)位標(biāo)志位：上電復(fù)位、弓i腳 復(fù)位、看門狗復(fù)位、非法指令復(fù)位、非法地址復(fù)位和欠壓復(fù)位。spmc65系列有一個(gè)系統(tǒng) 控制寄存器

2、，負(fù)責(zé)記錄5種復(fù)位標(biāo)志位：上電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、非法地址復(fù) 位和欠壓復(fù)位。51兼容的p89lpc900系列有一個(gè)復(fù)位源寄存器，負(fù)責(zé)記錄6種復(fù)位標(biāo)志 位：欠壓復(fù)位、上電復(fù)位、外部復(fù)位、看門狗復(fù)位、軟件復(fù)位和uart收到間隔字符復(fù)位 （主要作為進(jìn)入isp監(jiān)控程序的途徑z）。就連初學(xué)者很常用的at89s51/52和 p89c52x2,也在其電源控制寄存器pcon中增設(shè)了一個(gè)上電標(biāo)志位pof。1復(fù)位標(biāo)志位的設(shè)置方法傳統(tǒng)的80c51單片機(jī)沒冇設(shè)計(jì)復(fù)位標(biāo)志位的記錄功能，這應(yīng)該說是一種遺憾，那么能 否通過一定的技術(shù)手段來彌補(bǔ)這個(gè)缺憾呢？這里給廣大80c51單片機(jī)用戶提供一種啟示和 引導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)復(fù)位標(biāo)

3、志位的記錄肯定需耍一定的碩件電路支持，而這種電路的設(shè)計(jì)不存在固定模 式。筆者利用一片max813l設(shè)計(jì)了一種支撐電路，如圖1所示，僅供讀者參考。未穩(wěn)定宜流電底7805+5 v穩(wěn)定直流電壓+lc2輸出復(fù)位信號hloopfpfimax813lwdopfogndgi |r?- j resetmrwd1swifrst vgp1.0p1.1into 80c51psenwdr(p12)lvr(b1.3) mrst(pl4)gnd圖1 80c51設(shè)置復(fù)位標(biāo)志的支撐電路在圖1中，應(yīng)用了一個(gè)4輸入端“與非”門g1和一個(gè)按鈕開關(guān)sw1,還占用了 80c51的5條i/o引腳p1.0p1.4以及一個(gè)外部中斷源into

4、,并且預(yù)先通過初始化軟件設(shè)置into為唯一的高級屮斷源，卜降沿觸發(fā)方式有效，開放總屮斷使能位ea。平時(shí)g1因各輸入端部維持在高電平上，因而其輸出端也保持高電平。電路屮利用了一個(gè)海雖電容器c1作為儲 存能雖的器件，扮演著備用電池的角色。由于二極管d1的存在，在主電源斷電期間，c1 僅為單片機(jī)供電，應(yīng)該讓這吋的80c51進(jìn)入耗能最低的停機(jī)狀態(tài)（pd模式）。在圖1電路的基礎(chǔ)上配合必要的用戶軟件，就可以在7種不同復(fù)位源引起復(fù)位z后保 存6個(gè)標(biāo)志位來記錄7種復(fù)位標(biāo)志，以下分別進(jìn)行講解。對以事先在ram的位尋址區(qū)間分 配一個(gè)字節(jié)，例如20h單元，用于記錄6個(gè)復(fù)位標(biāo)志位，如表1所列。表1用戶定義的系統(tǒng)復(fù)位標(biāo)

5、志寄存器（srfr）世乍bit7bil6bil5bit4bii3bit2billbito位名00mrstlvrwdriarsurswr位地址27h2611251124112311221121 ii2011假設(shè)該寄存器定名為srfr （system reset flag register）,字節(jié)地址為20h, 8位 當(dāng)中僅利用了 6位，bit5bit0分別記錄人工復(fù)位、欠壓復(fù)位、看門狗復(fù)位、非法地址復(fù)位、 軟硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。 mrst：人工復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鈕sw1被按下時(shí)引發(fā)into中斷；在中斷服務(wù)程序 中檢測輸入引腳p1.4的狀態(tài)。如果p1.4=0,貝ij置位mrst,記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次人

6、工 復(fù)位操作。然后進(jìn)行一次主動的復(fù)位操作，方法是從輸出腳p1.0輸出一個(gè)低電平給 max813l的輸入引腳mr,經(jīng)max813l延時(shí)后從輸出端reset送出髙電平復(fù)位信號給 80c51,令其進(jìn)行一次硬件復(fù)位操作。 lvr：欠壓復(fù)位。當(dāng)上游電源電壓開始跌落并且下降到max813l的pfi檢測門 限以下，輸出端pfo送出低電平，引發(fā)into中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳p1.3 的狀態(tài)。如果p1.3=0,則置位lvr,記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次欠壓復(fù)位操作；然后進(jìn)行一次 主動的復(fù)位操作（方法同上），或者令單片機(jī)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，以便節(jié)省能耗和保持?jǐn)?shù)據(jù)，以 及等待主電源的恢復(fù)。 wdr：看門狗復(fù)位。當(dāng)發(fā)生

7、看門狗溢出時(shí)，max813l的輸出端wdo送岀低電 平,引發(fā)into中斷;在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳p1.2的狀態(tài)。如果p1.2=0,則置位 wdr,記錄下曾經(jīng)發(fā)生了一次看門狗復(fù)位操作；然示進(jìn)行一次主動的復(fù)位操作（方法同上）。 喂狗操作利用了一個(gè)i/o引腳p1.1o iar：非法地址復(fù)位。當(dāng)發(fā)生非法地址時(shí)，80c51的輸出端psen送出低電平瞬 時(shí)脈沖，也會引發(fā)一次into中斷；在中斷服務(wù)程序中檢測輸入引腳p1.4-p1.2的狀態(tài)。如 «p1.4-p1.2=111,則置位iar,表示發(fā)生了一次非法地址復(fù)位操作;然后進(jìn)行一次主動 的復(fù)位操作（方法同上）。shr：軟換件復(fù)位。當(dāng)發(fā)牛了軟

8、件陷阱的捕捉事件，或者軟件看門狗的溢出事件 時(shí)，可以肓接置位shr,代表發(fā)生了一次軟硬件復(fù)位操作；然后進(jìn)行一次主動的復(fù)位操作（方法同上）。如果利用to作軟件wdt,則應(yīng)該同時(shí)設(shè)置into和to中斷源為高級中斷。swr：軟件復(fù)位。當(dāng)發(fā)生了軟件陷阱的捕捉事件，或者軟件看門狗的溢出事件時(shí), 也可以直接置位swr,代表發(fā)生了一次軟件復(fù)位操作；然后調(diào)用軟件復(fù)位程序swrst即 可。軟件復(fù)位程序的編寫方法如下：swrst：；定義軟件復(fù)位程序的實(shí)際入口地址clrea；首先關(guān)閉中斷源總使能位setbfo；設(shè)置一個(gè)軟件復(fù)位標(biāo)志位movpo, #offh；設(shè)定通用端口 p0為高阻輸入狀態(tài)movp1, #offh；

9、設(shè)定通丿i端口 p1為高阻輸入狀態(tài)movp2, #offh；設(shè)定通用端口 p2為高阻輸入狀態(tài)movp3, #offh；設(shè)定通用端口 p3為髙阻輸入狀態(tài)movpsw, #00h；設(shè)定程序狀態(tài)字寄存器為原始值:（根據(jù)需要還可初始化其他sfr）movdptr, #swr0；為reti準(zhǔn)備彈出地址，而又不改變；執(zhí)行順序pushdpl；壓棧低字節(jié)，在先pushdph；壓棧高字節(jié)，在后reti：中斷返回指令,清除高級中斷激活觸:發(fā)器swr0：clra；準(zhǔn)備復(fù)位地址pushacc；壓棧低字節(jié)00hpushacc；壓棧高字節(jié)00hreti；清除低級中斷激活觸發(fā)器，并跳到；0000hpor：電源上電復(fù)位。雖然在

10、用戶定義的系統(tǒng)復(fù)位標(biāo)志寄存器（srfr）中，沒 有直接設(shè)置一個(gè)por標(biāo)志位，但是如果檢測以上6個(gè)標(biāo)，忐位同吋為0,則表明此前進(jìn)行的 是一次上電復(fù)位。理由是，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（實(shí)驗(yàn)所用的單片機(jī)型號為sst89c58）,在每 次初次加電時(shí)，包含ram的20h單元在內(nèi)的80c51內(nèi)部ram區(qū)間（00h-7fh）,具內(nèi) 容全部口動清零；在每次rst引腳復(fù)位（或者軟件復(fù)位）時(shí)，其內(nèi)容維持不變。而各個(gè)sfr 無論是上電復(fù)位還是rst引腳復(fù)位時(shí)，均被還原為原始值（乂稱復(fù)位值），如表2所列。表2片內(nèi)可改寫存儲器空間復(fù)位情況表2片內(nèi)可改寫存儲器空間復(fù)位情況存儲佛空f»j類型上電父位rst引腳父位轅杵復(fù)位r

11、/m維持不交維持不芟ser維持不竇對于那些僅增設(shè)了一個(gè)復(fù)位標(biāo)志位（技術(shù)手冊中記作pof）的較新型單片機(jī)（如 at89s51/52> at89s8252、at89c53、at89c55wd、at89c51rc 和p89c51x2/52x2/54x2/58x2等型號），也恰好不再需要這里所設(shè)置的por標(biāo)志位了。対于沒有配備備用電源的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，還可以考慮利用e2prom在斷電之前的瞬 間來轉(zhuǎn)存復(fù)位標(biāo)志位，以便在斷電z后也不會徹底消失。該情況下既可選用外掛e2prom 數(shù)據(jù)存儲器（如8腳串行的24c01、93c46或25c040等）的電路方案，也可選用內(nèi)部本 身帶有e2prom數(shù)據(jù)存儲器的

12、單片機(jī)型號，如at89s8252等。這樣在斷電之前的瞬間， 利用電源濾波電容c2上的少量殘留能量，即可完成對于e2prom的燒寫操作。2復(fù)位標(biāo)志位的應(yīng)用方法一般的初始化程序段落的編寫方法很簡單，不過它僅適用于那些耍求不高、功能也很簡 單的單片機(jī)項(xiàng)目。這類項(xiàng)目（如一些小家電之類的單片機(jī)應(yīng)用）兒乎不存在很強(qiáng)的“過程性” 或“不間斷性”，對于隨時(shí)可能發(fā)生的復(fù)位操作以及重新從頭運(yùn)行的用戶程序，不會帶來太大 的影響或破壞性后果。而対于“過程性”或“不間斷性”要求很強(qiáng)的單片機(jī)項(xiàng)目，一旦發(fā)牛偶然性復(fù)位操作，并且 重新從頭運(yùn)行用戶程序，那么將會帶來極大的負(fù)面影響或破壞性后果。例如，單片機(jī)控制的 而包機(jī)，在一次

13、加工面包的過程中，會經(jīng)歷攪拌、加熱等工序；假若其間發(fā)生意外復(fù)位并且 重新從頭執(zhí)行程序，則會導(dǎo)致成為廢晶或者燒焦。電腦控制的于術(shù)機(jī)器人，在一次手術(shù)過程 小如果發(fā)住意外復(fù)位并且返工，將會帶來難以想象的嚴(yán)重后果。電腦控制的導(dǎo)彈，在對準(zhǔn)目 標(biāo)發(fā)射之后的飛行過程屮，如果發(fā)生意外復(fù)位并且重新從頭執(zhí)行程序，那么將會產(chǎn)生難以預(yù) 料的結(jié)果。綜上所述，單片機(jī)在工作過程屮，受到意外干擾而進(jìn)行復(fù)位操作，如果說是不可避免的, 那么復(fù)位z后從何處或在何種背景下開始運(yùn)行程序，則是可以人為安排的。因此，復(fù)位標(biāo)志 位的應(yīng)用方法實(shí)質(zhì)上就是復(fù)位處理程序的編寫方法。復(fù)位處理程序的處理流程如圖2所示。從000011開蛤執(zhí)行稈序檢測系統(tǒng)

14、復(fù)位標(biāo)志荒存器srtr主程序的主循環(huán)圖2復(fù)位處理程序流程類似于編寫uart串口通信中斷服務(wù)程序的思路，在進(jìn)入中斷程序之后首先要檢測中 斷標(biāo)志位，看是一次接收中斷（rit）還是一次發(fā)送中斷（sl=1）,然后再進(jìn)入不同程序 分支進(jìn)行針對性服務(wù)。從圖2中可以看出，在從復(fù)位矢最0000h開始執(zhí)行用戶程序時(shí)，首 先應(yīng)該檢測復(fù)位標(biāo)志寄存器，判斷是電源初始加電還是英他復(fù)位源引起的復(fù)位或程序計(jì)數(shù)器 pc清零。 如果是電源初始加電，則進(jìn)行原始狀態(tài)的初始化。這種情況最簡單。 如果屬于程序跑飛引起的軟件復(fù)位、軟硬件復(fù)位、非法地址復(fù)位，或者人工強(qiáng)行復(fù) 位，則應(yīng)該依據(jù)具體情況盡量恢復(fù)數(shù)據(jù)或修正參數(shù)，以便盡最大可能不影響或少影響程序的 正常運(yùn)行（恢復(fù)和修正數(shù)據(jù)的具體算法這里不再深入探討）。 如果是欠壓復(fù)位，