### 单片机系统中软件“看门狗”技术和故障处理
#### 一、软件“看门狗”技术
在单片机系统中，软件“看门狗”技术是一种重要的手段，用于确保程序的正常运行，防止程序陷入“死循环”。这种技术通过对程序循环运行时间的持续监测来实现其功能。一旦发现程序的运行时间超过了预设的最大值，则系统会认为发生了异常，进而采取相应的错误处理措施。
**1.1 软件“看门狗”的工作原理**
软件“看门狗”可以通过不同的方式实现，其中一种常用的方法是利用环形中断监视系统。具体来说，可以使用定时器T0监视定时器T1，同时使用定时器T1监视主程序，而主程序又监视定时器T0。这种环形结构能够有效地增强系统的抗干扰性能，提高整体的可靠性。
**1.2 监视原理**
为了实现这一目标，可以在主程序、T0中断服务程序以及T1中断服务程序中分别设置运行观测变量，例如命名为`MainWatch`、`TOWatch`和`TIWatch`。每当主程序完成一次循环时，`MainWatch`变量就会增加1；类似地，每当T0或T1中断服务程序被执行时，对应的观测变量也会增加1。通过这种方式，可以在T0中断服务程序中检查`TIWatch`的变化情况，以此判断T1是否正常运行；同样，在T1中断服务程序中检查`MainWatch`的变化情况，来判断主程序的运行状态；而在主程序中则通过检查`TOWatch`的变化情况来判断T0的工作状态。
如果发现某个观测变量没有按照预期的方式发生变化（例如应当增加1但未增加），则系统将转入错误处理程序，进行故障排除。
**1.3 定时器配置**
需要注意的是，对于那些频繁使用定时器T1进行串口通讯的测控系统而言，T1可能无法进行中断操作。在这种情况下，可以改由串口中断来进行监控，以保证软件“看门狗”的正常运作。
#### 二、系统故障处理
单片机系统可能会遇到各种故障情况，例如因干扰导致的复位或意外掉电后的复位。这些非正常复位情况需要特别处理，以便能够准确地识别故障类型，并尽可能恢复到非正常复位之前的状态。
**2.1 非正常复位的识别**
程序的执行通常从地址0000H开始，导致程序从这个地址开始执行的情况主要有四种：开机上电复位、软件故障复位、看门狗超时未喂狗的硬件复位以及任务执行过程中掉电后再复位。除了第一种情况外，其余三种均属于非正常复位，需要进行特殊处理。
**2.1.1 硬件复位与软件复位的识别**
硬件复位指的是开机复位或看门狗复位，这类复位会影响寄存器的状态，例如复位后PC将被设置为0000H，SP被设置为07H，PSW被设置为00H等。而软件复位不会改变SP和PSW的状态。因此，可以通过检测SP或PSW的状态来判断当前是否发生了硬件复位。另外，还可以通过设置特定的标志位或利用片内RAM中的某些单元作为上电标志来进一步区分这两种复位类型。
**2.1.2 开机复位与看门狗故障复位的识别**
为了区分开机复位与看门狗故障复位，可以利用非易失性RAM或E2PROM来设置一个观测单元。在系统正常运行时，定期更新这个观测单元的值（例如设置为AAH），并在主程序中将其清零。由于观测单元的数据可以在掉电时保存，因此通过检查该单元的值就可以判断是否发生了看门狗故障复位。
软件“看门狗”技术和故障处理对于提高单片机系统的稳定性和可靠性至关重要。通过合理的设计和实现，可以显著减少系统故障的发生概率，确保系统的长期稳定运行。
