1、现代电子系统的可靠性
现代电子系统具有如下特点:嵌入式的计算机系统.智能化的体系结构;以计算机为核心的柔性硬件基础,由软件实现系统的功能;硬件系统有微电子技术的有力支持。单片机应用系统是当前最典型、最广泛的现代电子系统。
现代电子系统的可靠性表现为,在规定条件下,系统准确无误运行的能力.突出了可靠性的软件和运行中的失误概率。可靠性设计则是在产品开发过程中,保证运行可靠的全部设计手段,甚至包括了产品出厂后软件升级中的可靠性设计。由于软件的介入,可靠性问题除了二值可靠性的“失效”外.出现了除了“正常”与“失效”以外介于其间的诸如“出错”、“失误”、“不稳定”的多值可靠性问题。
2、单片机应用系统的可靠性特点
(1)系统运行状态的可靠性特点
单片机应用系统普遍采用CMOS器件,因此,经常的运行状态有静态运行与动态运行之分。
静态运行是指单片机在休闲或掉电方式下的工作状态。此时,单片机指令停止运行。外围电路被关断或电源被关断,系统中只有值守电路在工作。因此,静态运行下的系统不存在软件的可靠性问题,其可靠性主要表现在值守电路的抗干扰能力、系统中器件的静态参数余度,如直流特性参数余度、工作电压、工作稳定以及接插件的可靠性等。
动态运行是指单片机应用系统工作在程序运行状态。此时的可靠性主要是软件运行的可靠性问题.表现在动态参数余度,如逻辑电平噪声容限、时钟误差、时序误差等。
(2)固化软件运行环境与可靠性
单片机应用系统中,CPU运行的是事先固化在单片机的程序存储器的软件.用户无法更改和输入新的程序。这就避免r外来计算机病毒的侵袭,其可靠性表现在固化软件本身的可靠性和程序存储器数据保护的可靠性。
(3)时空边界性问题与可靠性
时空边界性问题普遍存在于单片机应用系统中,如单片机应用系统中采用二位十进制数代替四位公元纪年的定时时钟系统。在跨越2000年时就会形成数据处理失误;采用有限写入次数的程序存储器。在超过写入次数的运行操作时会出现数据错误;程序存储器保存数据也有一定的年限,超过此年限也会出现数据错误。其它诸如计数容量,数据溢出,参数超边界应用都会带来可靠性问题。因此,必须采取时空边界性问题的可靠性防范措施。
本质可靠性是只考虑系统功能要求的软、硬件可靠性设计,是可靠性设计的基础。如采用CMOS电路代替7rrL电路提高噪声容限,增加系统抗干扰能力:采用高可靠性的软硬件开发平台实现产品开发;按照电磁兼容规范设计可靠的PCB等。
常用的可靠性控制设计有:噪声失敏控制,时空边界管理,系统自检与自修复,出错后的安全性包容等。