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80C51单片机复位标志位的设置

时间:2011-06-01 08:54:08

设置复位标志位便于区分不同原因引发的复位,作为一种新技术被越来越多的新型单片机所采纳。例如Philips公司的P87LPC700和 P89LPC900系列、Freescale公司(原Motorola半导体部)的MC68HC05系列和MC68HC08系列、Sunplus公司的 SPMC65系列、Microchip公司的PIC系列等,内部都设计了专门用于记录各种复位标志的状态寄存器。

  MC68HC08系列有一个复位状态寄存器,负责记录6种复位标志位:上电复位、引脚复位、看门狗复位、非法指令复位、非法地址复位和欠压复位。SPMC65系列有一个系统控制寄存器,负责记录5种复位标志位:上电复位、外部复位、看门狗复位、非法地址复位和欠压复位。51兼容的P89LPC900系列有一个复位源寄存器,负责记录6种复位标志位:欠压复位、上电复位、外部复位、看门狗复位、软件复位和UART收到间隔字符复位(主要作为进入ISP监控程序的途径之一)。就连初学者很常用的 AT89S51/52和P89C52X2,也在其电源控制寄存器PCON中增设了一个上电标志位POF。

1  复位标志位的设置方法

  传统的80C51单片机没有设计复位标志位的记录功能,这应该说是一种遗憾,那么能否通过一定的技术手段来弥补这个缺憾呢?这里给广大80C51单片机用户提供一种启示和引导。

  实现复位标志位的记录肯定需要一定的硬件电路支持,而这种电路的设计不存在固定模式。笔者利用一片MAX813L设计了一种支撑电路,如图1所示,仅供读者参考。

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图1  80C51设置复位标志的支撑电路

  在图1中,应用了一个4输入端“与非”门G1和一个按钮开关SW1,还占用了80C51的5条I/O引脚P1.0~P1.4以及一个外部中断源 INT0,并且预先通过初始化软件设置INT0为唯一的高级中断源,下降沿触发方式有效,开放总中断使能位EA。平时G1因各输入端都维持在高电平上,因而其输出端也保持高电平。电路中利用了一个海量电容器C1作为储存能量的器件,扮演着备用电池的角色。由于二极管D1的存在,在主电源断电期间,C1仅为单片机供电,应该让这时的80C51进入耗能最低的停机状态(PD模式)。

  在图1电路的基础上配合必要的用户软件,就可以在7种不同复位源引起复位之后保存6个标志位来记录7种复位标志,以下分别进行讲解。可以事先在RAM的位寻址区间分配一个字节,例如20H单元,用于记录6个复位标志位,如表1所列。

表1  用户定义的系统复位标志寄存器(SRFR)
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  假设该寄存器定名为SRFR(System Reset Flag Register),字节地址为20H,8位当中仅利用了6位,bit5~bit0分别记录人工复位、欠压复位、看门狗复位、非法地址复位、软硬件复位和软件复位。

  ①  MRST:人工复位。当复位按钮SW1被按下时引发INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚P1.4的状态。如果P1.4=0,则置位MRST,记录下曾经发生了一次人工复位操作。然后进行一次主动的复位操作,方法是从输出脚P1.0输出一个低电平给MAX813L的输入引脚MR,经 MAX813L延时后从输出端RESET送出高电平复位信号给80C51,令其进行一次硬件复位操作。

  ②  LVR:欠压复位。当上游电源电压开始跌落并且下降到MAX813L的PFI检测门限以下,输出端PFO送出低电平,引发INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚P1.3的状态。如果P1.3=0,则置位LVR,记录下曾经发生了一次欠压复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上),或者令单片机进入停机状态,以便节省能耗和保持数据,以及等待主电源的恢复。

  ③  WDR:看门狗复位。当发生看门狗溢出时,MAX813L的输出端WDO送出低电平,引发INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚P1.2的状态。如果 P1.2=0,则置位WDR,记录下曾经发生了一次看门狗复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上)。喂狗操作利用了一个I/O引脚P1.1。

  ④  IAR:非法地址复位。当发生非法地址时,80C51的输出端PSEN送出低电平瞬时脉冲,也会引发一次INT0中断;在中断服务程序中检测输入引脚 P1.4~P1.2的状态。如果P1.4~P1.2=111,则置位IAR,表示发生了一次非法地址复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上)。

  ⑤  SHR: 软硬件复位。当发生了软件陷阱的捕捉事件,或者软件看门狗的溢出事件时,可以直接置位SHR,代表发生了一次软硬件复位操作;然后进行一次主动的复位操作(方法同上)。如果利用T0作软件WDT,则应该同时设置INT0和T0中断源为高级中断。

  ⑥  SWR: 软件复位。当发生了软件陷阱的捕捉事件,或者软件看门狗的溢出事件时,也可以直接置位SWR,代表发生了一次软件复位操作;然后调用软件复位程序SWRST即可。软件复位程序的编写方法如下:

SWRST:;定义软件复位程序的实际入口地址
  CLREA;首先关闭中断源总使能位
  SETBF0;设置一个软件复位标志位
  MOVP0,#0FFH;设定通用端口P0为高阻输入状态
  MOVP1,#0FFH;设定通用端口P1为高阻输入状态
  MOVP2,#0FFH;设定通用端口P2为高阻输入状态
  MOVP3,#0FFH;设定通用端口P3为高阻输入状态
  MOVPSW,#00H;设定程序状态字寄存器为原始值
  ;(根据需要还可初始化其他SFR)
  MOVDPTR,#SWR0;为RETI准备弹出地址,而又不改变
  ;执行顺序
  PUSHDPL;压栈低字节,在先
  PUSHDPH;压栈高字节,在后
  RETI;中断返回指令,清除高级中断激活触
  ;发器
SWR0:
  CLRA;准备复位地址
  PUSHACC;压栈低字节00H
  PUSHACC;压栈高字节00H
  RETI;清除低级中断激活触发器,并跳到
  ;0000H

  ⑦  POR:电源上电复位。虽然在用户定义的系统复位标志寄存器(SRFR)中,没有直接设置一个POR标志位,但是如果检测以上6个标志位同时为0,则表明此前进行的是一次上电复位。理由是,经过实验验证(实验所用的单片机型号为SST89C58),在每次初次加电时,包含RAM的20H单元在内的80C51内部 RAM区间(00H~7FH),其内容全部自动清零;在每次RST引脚复位(或者软件复位)时,其内容维持不变。而各个SFR无论是上电复位还是RST引脚复位时,均被还原为原始值(又称复位值),如表2所列。

表2  片内可改写存储器空间复位情况
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  对于那些仅增设了一个复位标志位(技术手册中记作POF)的较新型单片机(如AT89S51/52、AT89S8252、AT89C53、 AT89C55WD、AT89C51RC和P89C51X2/52X2/54X2/58X2等型号),也恰好不再需要这里所设置的POR标志位了。

  对于没有配备备用电源的单片机应用系统,还可以考虑利用E2PROM在断电之前的瞬间来转存复位标志位,以便在断电之后也不会彻底消失。该情况下既可选用外挂E2PROM数据存储器(如8脚串行的24C01、93C46或25C040等)的电路方案,也可选用内部本身带有E2PROM数据存储器的单片机型号,如AT89S8252等。这样在断电之前的瞬间,利用电源滤波电容C2上的少量残留能量,即可完成对于E2PROM的烧写操作。

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