在基于微控制器的電子系統中，強壯的軟件設計是提高 EMC 性能的主要因素。必須盡量在項目設計階段的早期考慮 EMC 干擾導致的問題。EMC 導向的軟件提高了應用的安全性和可靠性。強化 EMC 性能的軟件的實施成本低，可提高最終的抗擾性能，并節約硬件和開發成本。用戶應考慮到模擬或數字數據受到的 EMC 干擾，就像任何其它應用參數一樣。

EMC 干擾導致的問題示例：

微控制器無響應

程序計數器失控

執行意外指令

地址指向錯誤

子程序執行錯誤

寄生復位和 / 或寄生中斷

IP 配置損壞

I/O 失靈

軟件故障的后果示例：

產品意外響應

上下文丟失

進程中的意外分支

中斷丟失

數據完整性缺失

輸入值誤讀

01使用看門狗或時間控制

為了確保 MCU 能夠從軟件失控故障中恢復，看門狗是最有效的可用工具。它的原理非常簡單：它是一個在計數結束時產生 MCU復位的定時器。一旦看門狗啟動，防止看門狗復位控制器的唯一方式就是在程序中周期性更新計數器。

但是為了使看門狗發揮它的最大潛力，用戶必須在軟件中的恰當位置插入使能和喂狗指令。

下圖演示了錯誤的看門狗使用方式：

需要執行下列規則：

復位之后盡快啟用看門狗，或者開啟硬狗選項 (如果有)。

切勿在中斷服務函數中或在代碼中沒有超時保護的任何本地環路中刷新看門狗。 根據不同程序的持續時間，包括中斷程序，對兩個刷新指令之間的間隔時間進行優化是非常重要的。

看門狗還有一種小用途，即可以使用它來復位 MCU，但這也意味著程序上下文的丟失，以及應用數據完整性的丟失。復位之后，除了啟用看門狗外，在一些 MCU 上，你可以使用復位標志來區分上電或低電壓復位或看門狗復位。

正確使用看門狗的實例如下圖：

02保護閑置程序存儲區域

在大多數應用中，程序存儲空間并沒有完全被用戶代碼占滿。為了更強的安全性，如果你不想產生復位，可以使用代碼填滿閑置存儲位置，這樣會強制看門狗復位或者跳向已知的程序位置。

即使程序計數器損壞，并且跳向閑置存儲位置，這都將確保 MCU 恢復和返回到正常操作。在這個閑置區域，還可以跳轉到恢復故障安全子程序，通過該子程序可恢復正常運行。

帶有 ARM Cortex-M 內核的 STM32 微控制器使用故障異常，當系統遭受 EMC 干擾時，它可以捕獲可能發生的非法存儲訪問和非法編程行為。未定義的指令操作代碼可以用來填充STM32 微控制器的閑置存儲，在程序計數器失控的情況下，提高故障異常使用率，使得故障安全程序從錯誤中恢復。

03輸入過濾和比較

最佳做法是在驗證狀態和繼續編程執行之前，由程序對輸入引腳穩定性進行幾次檢查，以避免由輸入電路的外部噪聲造成的不想要的尖峰響應。這是一個簡單的對關鍵輸入濾波的方法，不需要額外的成本。

04閑置中斷向量管理

為了避免意外中斷事件導致的問題 (無論是什么來源)，建議在相應的向量中加入一個有效的中斷程序地址，以管理所有可能的中斷來源。在下面的示例中，未使用的中斷向量指向故障管理程序標簽，該標簽中填充了簡單的 “ 從中斷返回 ” 指令06

05平均模數轉換器結果

如果你在執行 A/D 轉換操作，你可以重復多次轉換，將結果存儲在 RAM 中，然后取平均值(或者選擇最多出現的值)，以在任何可能的噪聲錯誤的情況下獲取準確的結果。

06冗余數據存儲和交換

由于極端條件下的電磁干擾，所有存儲在內部或外部存儲器的數據都可能損壞。高級的預防技術包括將雙倍互補值存儲在非臨近存儲區域、存儲和檢查奇偶校驗位或 ECC，它們可幫助識別和 / 或修正數據損壞。 關注本公眾號，在后臺回復【STM32】可以獲取更多相關設計的參考電路。

審核編輯：湯梓紅