有時(shí)，在寫ARM時(shí)會(huì)遇到經(jīng)常死機(jī)的情況，莫名其妙，在這里我總結(jié)了一些單片機(jī)/ARM死機(jī)或者跑飛的一些常見的查找方法和我對(duì)此的一些拙見希望對(duì)大家有幫助。

“死機(jī)”和“跑飛”

隨著單片機(jī)在能源領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)的抗干擾問題越來越突出，煤礦井下環(huán)境一般比較惡劣，這便會(huì)為單片機(jī)控制系統(tǒng)帶來各種干擾，以致系統(tǒng)不能正常工作。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾性能主要取決于硬件的抗干擾設(shè)計(jì)，但軟件抗干擾設(shè)計(jì)作為硬件抗干擾的完善和補(bǔ)充，作用也非常重要，因?yàn)榇罅康母蓴_通常并不能影響系統(tǒng)內(nèi)硬件的運(yùn)作，卻常會(huì)使系統(tǒng)的軟件無法正常運(yùn)行，單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)突出問題，便是單片機(jī)運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的程序跑飛現(xiàn)象。

在單片機(jī)系統(tǒng)中，因?yàn)楦蓴_的原因，在非預(yù)期的情況下，使得程序計(jì)數(shù)器PC 的值發(fā)生隨機(jī)的變化，從而使得程序的流向指向不確定區(qū)域，這便是程序的跑飛。程序跑飛后或者會(huì)使指令的地址碼和操作碼發(fā)生改變，PC 把操作數(shù)當(dāng)作指令來執(zhí)行；或者PC值指向一條不合邏輯關(guān)系的指令甚或是非程序區(qū)，運(yùn)行結(jié)果常常會(huì)使單片機(jī)進(jìn)入死循環(huán)———便是大家常說的“死機(jī)”。為確保在無人當(dāng)值的情況下，單片機(jī)“死機(jī)”后能自動(dòng)恢復(fù)過來，通常采用軟件陷阱，外部WDT 電路，以及軟件控制的WATCHDOG 等方法，使系統(tǒng)恢復(fù)正常（后兩種俗稱“看門狗”）。

出錯(cuò)原因分析

那在程序運(yùn)行出現(xiàn)這些錯(cuò)誤時(shí)，我們要從哪些方面進(jìn)行分析呢？

1、意外中斷。

確認(rèn)下是否打開了某個(gè)中斷，但是沒有響應(yīng)和**中端標(biāo)志，導(dǎo)致程序一直進(jìn)入中斷，造成死機(jī)假象。

2、 中斷變量處理不妥。

若定義某些會(huì)在中斷中修改的全局變量，這時(shí)要注意兩個(gè)問題：首先為了防止編譯器優(yōu)化中斷變量，要在這些變量定義時(shí)前加 volatile，其次在主循環(huán)中讀取中斷變量前應(yīng)該首先關(guān)閉全局中斷，防止讀到一半被中斷給修改了，讀完之后再打開全局中斷;否則出現(xiàn)造成數(shù)據(jù)亂套。

3、地址溢出，常見錯(cuò)誤為指針操作錯(cuò)誤。

我要著重說的是數(shù)組下標(biāo)使用循環(huán)函數(shù)中循環(huán)變量，如果循環(huán)變量沒控制好則會(huì)出現(xiàn)數(shù)組下標(biāo)越界，意外修改系統(tǒng)的寄存器造成死機(jī)，這種情況下如果死機(jī)說明運(yùn)氣好，否則后面不知道發(fā)生什么頭疼的事。

4、 無條件的死循環(huán)。

比如使用while(x);等待電平變化，正常情況下x都會(huì)變成0，就怕萬一，因此最好加上時(shí)間限制;

5、看門狗沒有關(guān)閉。

有的單片機(jī)即使沒使用看門狗開機(jī)時(shí)也有可能意外自動(dòng)開啟了最小周期的看門狗，導(dǎo)致軟件不斷復(fù)位，造成死機(jī)，這個(gè)要看芯片手冊(cè)，最好在程序復(fù)位后首先應(yīng)該顯式**看門狗再關(guān)閉看門狗;

6、 堆棧溢出。

最難查找的問題，對(duì)于容量小的單片機(jī)，盡量減少函數(shù)調(diào)用層級(jí)，減少局部變量，從而減少壓棧的時(shí)候所需的空間。當(dāng)你把以上幾條都試過不能解決問 題，試一試把你的被調(diào)用少函數(shù)直接內(nèi)置到調(diào)用的地方并且把占用RAM大的局部變量改成全局變量，試一試說不定就可以了。

處理方法

找出原因后，我們要怎么處理呢？

死機(jī)是指CPU的程序指針進(jìn)入一個(gè)死循環(huán),無法執(zhí)行正常的程序流程。其外在表現(xiàn)常常是：正常功能喪失,按鍵無響應(yīng),顯示凝固。單片機(jī)死機(jī)后,只有復(fù)全才能走出死循環(huán),執(zhí)行正常的程序流程。眾所屬知,克服死機(jī)的最有效手段是加看門狗（WatchDog）。

目前用得最廣泛的看門狗實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器DogTimer。DogTimer按固定速率計(jì)時(shí),計(jì)滿預(yù)定時(shí)間就發(fā)出溢出脈沖使單片機(jī)復(fù)位。如果每次在DogTimer溢出前強(qiáng)行讓DogTimer清零,就不會(huì)發(fā)出溢出脈沖。清零脈沖由CPU發(fā)出,在單片機(jī)程序中每隔一段語句放一個(gè)清DogTimer的語句——FeedDog語句,以保證程序正常運(yùn)行時(shí)DogTimer不會(huì)溢出。一旦程序進(jìn)入一個(gè)不含F(xiàn)eedDog語句的死循環(huán),DogTimer將溢出,導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位,跳出這個(gè)死循環(huán)。本文稱這種看門狗為典型看門狗,典型看門狗已被集成比,如MAX706、MAX791等[1];還有許多單片機(jī)本身集成了這種看門狗,如PIC16C57、MC68HC705等,

有一個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)：加了看門狗,單片機(jī)就不會(huì)死機(jī)。實(shí)際上,看門狗有時(shí)間會(huì)完全失效。當(dāng)程序進(jìn)入某個(gè)死循環(huán),而這個(gè)死循環(huán)中又包含F(xiàn)eedDog語句,這時(shí)DogTimer始終不會(huì)溢出,單片機(jī)始終得不到復(fù)位信號(hào),程序也就始終跳不出這個(gè)死循環(huán)。針對(duì)這一弊端,筆者設(shè)計(jì)了雙對(duì)限看門狗和定時(shí)復(fù)位看門狗。

雙時(shí)限看門狗有兩個(gè)定時(shí)器;一個(gè)為短定時(shí)器,一個(gè)為長(zhǎng)定時(shí)器。短定時(shí)器定時(shí)為T1,長(zhǎng)定時(shí)器定時(shí)為T2,0 。這樣,當(dāng)程序進(jìn)入某個(gè)死循環(huán),如果這個(gè)死循環(huán)包含短定時(shí)器FeedDog語句而不包含長(zhǎng)定時(shí)器FeedDog語句,那么長(zhǎng)定時(shí)順終將溢出,使單片機(jī)復(fù)位。巧妙安排長(zhǎng)定時(shí)器FeedDog語句的位置,可保證出現(xiàn)死機(jī)的概率根低。

目前幾乎所有的看門狗都是依賴于CPU（依賴于CPU FeedDog）。這可以比作：一個(gè)保險(xiǎn)設(shè)備能否起到保險(xiǎn)作用還依賴于被它保護(hù)的對(duì)象的行為。顯然,依賴于CPU的看門狗是不能保證單片機(jī)在分之百不死機(jī)的。

在絕對(duì)不允許死機(jī)的裝置中,筆者設(shè)計(jì)了一種完全不依賴于CPU的看門狗——定時(shí)復(fù)位看門狗。定時(shí)復(fù)位看門狗的主體也是一個(gè)定時(shí)器,到預(yù)定時(shí)間就發(fā)出溢出脈沖,此溢出脈沖使單片機(jī)強(qiáng)行復(fù)位。定時(shí)復(fù)位看門狗不需要CPU FeedDog。

簡(jiǎn)言之,定時(shí)復(fù)位看門狗就是定時(shí)地讓單片機(jī)強(qiáng)行復(fù)位。這樣,即使裝置死機(jī),其最大死機(jī)時(shí)間也不會(huì)大于定時(shí)器定時(shí)時(shí)間。顯然,只要硬件完好,這種看門狗百分之百地保證了單片機(jī)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間死機(jī)。在智能電表（包括IC卡電能表、復(fù)費(fèi)率電能表、多功能電能表）中采用了定時(shí)復(fù)位看門狗,每1秒讓CPU強(qiáng)行復(fù)位,迄今數(shù)十萬電表運(yùn)行了近五年,無一例死機(jī)報(bào)告。

電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

雖然解決的方法有很多種，但是在設(shè)計(jì)電路時(shí)我們需要注意哪些方面以便盡量的避免這些錯(cuò)誤，以減少開發(fā)和調(diào)試所需時(shí)間呢？

1、電源穩(wěn)定，因?yàn)殡娫措妷?的 不穩(wěn)定會(huì)造成瞬間負(fù)電壓導(dǎo)致單片機(jī)故障程序無發(fā)運(yùn)行

2、IO保護(hù)

3、振蕩器PCB布線要注意

4、復(fù)位電路設(shè)計(jì)和PCB布線

5、電源，信號(hào)線干擾路徑的保護(hù)，加濾波TVS等

6、高速信號(hào)輸出遠(yuǎn)離信號(hào)輸入端，如SPI總線，I2C總線布線要遠(yuǎn)離ADC，復(fù)位，時(shí)鐘等布線處，以及其他模擬前端。

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