0 引言

　　以單片機(jī)為核心的儀器儀表的工作穩(wěn)定性和可靠性往往受工作環(huán)境的影響很大。在電磁干擾較弱(如室內(nèi)))時(shí),，可靠性和穩(wěn)定性往往容易達(dá)到應(yīng)用要求，然而,，在室外,，尤其是工作環(huán)境較惡劣的情況下，就有可能導(dǎo)致儀器儀表工作不正?；蚴ъ`,。因此，利用單片機(jī)自身的優(yōu)勢和豐富的外圍模塊來提高儀器儀表的抗干擾能力,，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義,。

　　目前，解決單片機(jī)程序跑飛主要利用開門狗來實(shí)現(xiàn),。解決掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能時(shí),，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)常選用兩類：一類是EEPROM，但寫入時(shí)間較長,；另一類是帶有后備電池的小容量SRAM來構(gòu)成非易失存儲(chǔ)器,，這種方法寫入速度快,，但增加了電路的復(fù)雜性。

　　SST公司的FlashFlex51系列單片機(jī)具有內(nèi)部看門狗和片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器,，可以用于解決單片機(jī)程序跑飛和重要數(shù)據(jù)的掉電存儲(chǔ)問題,。本文是采用SST公司的SST89E58RD2單片機(jī)來解決視頻字符疊加系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下程序跑飛和疊加字符丟失的問題。

　　1 視頻字符疊加系統(tǒng)的問題分析

　　視頻字符疊加系統(tǒng)在室內(nèi)環(huán)境下的字符疊加效果一般都可以滿足應(yīng)用要求,。然而,，將該系統(tǒng)應(yīng)用于室外電磁干擾較為嚴(yán)重的環(huán)境時(shí)，疊加系統(tǒng)往往會(huì)出現(xiàn)疊加字符消失,、系統(tǒng)與上位機(jī)通信不正常等問題,。通過對該問題的分析研究發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)程序跑飛和疊加系統(tǒng)中的字符疊加芯片在受到外界干擾時(shí),，其視頻存儲(chǔ)器內(nèi)容被清除是導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行的真正原因,。由于系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)一般不便于更改，因此,，找到一款與目前AT89C51兼容且能解決系統(tǒng)不穩(wěn)定的單片機(jī)是解決問題的最好方法,。在對AT89C51單片機(jī)和其它51單片機(jī)進(jìn)行對比分析后，本文選擇了SST89E58RD2單片機(jī)來解決系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的問題,。

　　2 SST89E5 8RD2簡介

　　2．1 SST89E58RD2的主要特性

　　SST89E58RD2單片機(jī)可兼容80C51系列單片機(jī),，且內(nèi)置超級FLASH存儲(chǔ)器，5 V工作電壓下的工作頻率為0～40 MHz,，與現(xiàn)行的80C52系列單片機(jī)硬件PIN-TO-PIN完全兼容,，同時(shí)軟件、開發(fā)工具也完全兼容,；SST89E58RD2帶有1 K字節(jié)的內(nèi)部RAM,，并包含32 K字節(jié)的基本存儲(chǔ)塊和8K字節(jié)二級存儲(chǔ)塊的超級FLASH；具有ISP (在系統(tǒng)編程)和IAP(在應(yīng)用中編程)功能,；芯片內(nèi)有SPI(串行外圍接口)和增強(qiáng)型UART,、10個(gè)中斷源、四個(gè)中斷優(yōu)先級以及可編程看門狗定時(shí)器(WDT),；兼容TTL和CMOS邏輯電平,；內(nèi)含PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列)，具有PWM和捕獲,、比較功能,；可實(shí)現(xiàn)掉電檢測。

　　2．2 看門狗定時(shí)器

　　SST89E58RD2內(nèi)置的可編程看門狗定時(shí)器可用于程序死循環(huán)或程序運(yùn)行不正常(如程序跑飛)時(shí)的自動(dòng)恢復(fù),。為保護(hù)系統(tǒng)因程序死循環(huán)等引起的運(yùn)行不正常,，用戶程序需要在其定義的周期內(nèi)刷新看門狗定時(shí)器，否則,，當(dāng)WDRE(看門狗復(fù)位)有效時(shí),，將觸發(fā)內(nèi)部硬件復(fù)位。WDT(看門狗定時(shí)器)用系統(tǒng)時(shí)鐘作為基準(zhǔn)時(shí)鐘,，因此,，嚴(yán)格的說，看門狗定時(shí)器應(yīng)稱為看門狗計(jì)數(shù)器,。WDT寄存器每344064個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘加1,。看門狗數(shù)據(jù)／重載寄存器(WDTD)作為WDT的重載寄存器,。WDT的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。看門狗可通過兩個(gè)特殊寄存器WDTC(看門狗定時(shí)器控制寄存器)和WDTD工作,。在空閑模式下,，WDT運(yùn)行被臨時(shí)掛起，并在接收到中斷信號后從空閑模式恢復(fù)為正常工作模式,。WDT的計(jì)數(shù)周期計(jì)算公式如下：

周期=(255－WDTD)x344064x1／Fclk

　　式中,，WDTD是放入WDTD寄存器的重載值，F(xiàn)clk是系統(tǒng)的晶振頻率,。

　　3 FLASH存儲(chǔ)器編程

　　SST89E58RD2單片機(jī)可使用IAP模式對其內(nèi)部的FLASH存儲(chǔ)器進(jìn)行擦除或?qū)懭霐?shù)據(jù),。當(dāng)SST89E58RD2單片機(jī)的CPU進(jìn)入IAP模式后，其FLASH存儲(chǔ)器的兩個(gè)區(qū)中的一個(gè)可在擦除數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)的同時(shí),，另一區(qū)的用戶代碼仍可以被CPU執(zhí)行,。即在內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)器寫人數(shù)據(jù)的同時(shí)，CPU可以從外部存儲(chǔ)器載入代碼,。位于單片機(jī)內(nèi)部的特殊功能寄存器SFST,、SFCM、SFAL,、SFAH,、SFDT和SFCF用于控制和管理FLASH的擦除和編程執(zhí)行。在IAP模式下,，CPU內(nèi)核和FLASH控制單元將關(guān)閉外部時(shí)鐘,，內(nèi)部晶振提供編程和擦除操作的時(shí)序參考。內(nèi)部晶振只有在被請求時(shí)才打開,，而當(dāng)FLASH操作完成后立刻被關(guān)閉,。CPU要運(yùn)行于IAP模式，必須使能IAP使能位(SFCF[6]),，否則,，F(xiàn)LASH的編程命令將不起作用。所有的IAP命令只有在IAP模式才能執(zhí)行,，但當(dāng)被選擇的存儲(chǔ)器區(qū)域已被安全鎖使能時(shí),，IAP命令將無法執(zhí)行,。編程命令向存儲(chǔ)器塊寫入新數(shù)據(jù)時(shí)，必須保證該存儲(chǔ)器塊處于被擦除狀態(tài),，即其值為0xFF,。如果存儲(chǔ)器塊沒有被擦除，則應(yīng)用合適的擦除命令進(jìn)行擦除操作,。尤其不能在CPU正載入代碼的存儲(chǔ)器區(qū)域進(jìn)行編程或擦除操作,，這將導(dǎo)致不可預(yù)測的編程并可能導(dǎo)致編程數(shù)據(jù)損毀。

　　3．1 片擦除

　　片擦除命令可擦除FLAH存儲(chǔ)器的所有數(shù)據(jù),。該命令只有在EA為0時(shí)才有效,，其執(zhí)行操作流程如圖2所示。

　　3．2 塊擦除

　　塊擦除命令可擦除FLASH存儲(chǔ)器塊(塊0和塊1)中任何一塊的所有數(shù)據(jù),，塊的選擇可通過設(shè)置SFAH寄存器的值來實(shí)現(xiàn),。當(dāng)SFAH[7]為0時(shí)，選擇塊0,；當(dāng)SFAH[7：4]為E,，選擇塊時(shí)1。塊擦除的操作程序如圖3所示,。

　　3．3 扇區(qū)擦除

　　扇區(qū)擦除操作可擦除扇區(qū)的所有信息,，扇區(qū)的大小是128字節(jié)，對哪個(gè)扇區(qū)進(jìn)行擦除操作由SFAH和SFAL寄存器決定,，其執(zhí)行操作程序框圖4所示,。

　　3．4 字節(jié)編程

　　字節(jié)編程命令用于編程一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其編程地址由SFAH和SFAL決定,，編程的數(shù)據(jù)存于SFDT存儲(chǔ)器,，字節(jié)編程的流程框圖如圖5所示。

　　4 解決方案

　　在對字符疊加系統(tǒng)出現(xiàn)疊加字符丟失和程序跑飛問題進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn),，影響系統(tǒng)正常工作的原因是字符疊加芯片的復(fù)位腳被干擾信號復(fù)位從而導(dǎo)致視頻疊加信息的丟失,；或者是由于干擾單片機(jī)的PC指針超出了應(yīng)用程序的范圍而導(dǎo)致程序無法正常運(yùn)行。為增強(qiáng)視頻字符疊加系統(tǒng)的抗干擾能力,，可以利用看門狗功能使單片機(jī)在程序跑飛的情況下自動(dòng)恢復(fù)正常,。其實(shí)現(xiàn)原理是看門狗定時(shí)器在計(jì)數(shù)到設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生內(nèi)部復(fù)位信號，使單片機(jī)重新運(yùn)行用戶程序,，以對視頻疊加的字符信息定時(shí)進(jìn)行刷新,。保證疊加的字符信息在丟失后仍能及時(shí)的疊加到視頻上。其改進(jìn)后的程序流程如圖6所示,。

　　5 結(jié)束語

　　通過本文提出的方案可在不改變硬件的情況下,，通過充分利用SST89E58RD2單片機(jī)的內(nèi)部資源，成功解決視頻疊加信息丟失和程序跑飛的問題，以增強(qiáng)視頻字符疊加系統(tǒng)的抗干擾能力,。本文所提出的方案目前得到了成功的應(yīng)用,。這對利用單片機(jī)內(nèi)部資源來增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，具有非常重要的實(shí)用價(jià)值,。