MCS-51系统软复位的深入研究

　　引 言

　　复位是单片机的初始化操作，其作用是使单片机和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

　　标准MCS-51的复位逻辑比较简单，只有通过复位引脚RST进行外部扩展。对于具有外部看门狗芯片的系统，当单片机由于某种原因程序“跑飞”而没有按时“喂狗”，或由软件陷阱捕捉到程序运行的异常，而故意不“喂狗”时，看门狗芯片会给单片机的RST引脚提供一个复位信号，让单片机进行一次“硬”复位，以恢复程序的正常运行；有些5l内核的单片机具有片内的看门狗，或者提供可访问的寄存器实现“软件复位”。一般实现的也都是与在RST引脚提供复位信号等价的“硬”复位。

　　在有些应用中，由于单片机所接外设严格依附干单片机口线的时序，甚至不允许硬件复位时对口线的复位操作；或由于系统没有外部看门狗，只能用软件监测程序运行异常并重新对单片机进行初始化操作，这时就需要所谓的“软复位”了。

　　在互联网上可以找到一些软复位的方法，但都不够完善或不方便使用，基于C5l的软复位更是一个难点。本文提出一种功能完善、占用资源少的实现方法，在51asm和C51下都可方便使用。

　　1 “软复位”要实现的功能

　　对于MCS-51系统，所谓“软复位”是一种由用户软件控制的复位活动，利用一系列指令来模拟硬件复位所实现的各种操作内容，并且重新从头开始执行用户程序。其内容包括：

　　①程序计数器PC的复位，从0000H开始执行程序；

　　②中断优先级状态触发器的复位；

　　③特殊功能寄存器的复位；

　　④程序跑飞前状态的尽量恢复。

　　其中，特殊功能寄存器的复位可根据具体系统的需要，在软复位以前对相关寄存器逐个赋值再软复位的方法完成，或在复位以后的初始化程序中实现；程序跑飞前状态的恢复也可根据RAM中存留的数据来进行判断处理。本文重点讨论关于程序计数器的复位和中断优先级状态触发器的复位，在此基础上不难再增加特殊功能寄存器的复位和程序跑飞前状态的恢复，下文不再涉及相关代码。[page]

　　在此函数中，首先定义了结构体类型ResetStruct，它包含字符数组rstcode和16位整型数addr两个成员。在结构体变量的RST实例中，RST．rstcode是复位代码对应的机器码，RST．addr的值是RST．rstcode这个数组的首地址+偏移量0x15。其实是以下汇编代码中标号rstl处的地址，也即是“#rstl”，由Keil C51在编译时自动计算得到。

　　此reset_best()函数巧妙地利用C语言中数组名即是数组首地址(其实质就是这一段“软复位”代码的入口地址!)，把数组名+偏移量0x15赋值给结构体的int型的成员addr，则正好把软复位代码中标号rstl的入口地址两个字节取了出来(由KeilC51在编译连接时完成)，存放在RST．addr中，由于结构体连续存储，RST．addr会紧接着软复位代码RST．rstcode存放。见上段程序中的“DB #LOW(rstcode+OFH)”和“DB #HIGH(rstcode+09H)”。

　　当本程序被调用并执行到“MOVC A，@A+PC”时，分两次取到的分别是“#rstl”的低位和高位字节，把它们压栈以后再调用RETI指令，除了清除可能有的中断优先级状态记录外，还会跳转到rstl执行后续的连续两次压栈操作，把第2次RETI的返回地址设为0000H，再通过紧接着的RETI指令，清除可能还有的中断优先级状态记录，并跳转到0000H完成完整的复位操作。

　　本程序使用一个C51函数完成了完整的包含两次RETI在内的复位操作，消除了所有已知隐患，只需在应用程序中包含此reset_best()函数，在需要软复位时调用即可。2．1节中所列汇编语言的子程序也可使用本节分析时所用汇编代码代替。

　　结 语

　　本文对MCS-51单片机的“软复位”进行了深入讨论，给出了分别基于51asm的汇编子程序和基于C5l的函数。使用本文所述的“软复位”方法，无论是5lasm程序还是C51程序，所需的资源消耗都很小，只占用二三十个字节的程序存储器，使用也非常简单，不会增加编程负担。当具体应用系统还需进行特殊功能寄存器的复位以度程序跑飞前状态的恢复时，在此基础上也很容易实现。特别是当单片机所接外设严格依附于单片机口线的时序，须尽量避免硬件复位对口线的复位操作或系统不具备硬件看门狗时，对于提高单片机系统的抗干扰能力有较大的实用价值。实际应用表明，这种软复位方法是非常有效的。