CN110609705B

CN110609705B - 一种提高mcu总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片

Info

Publication number: CN110609705B
Application number: CN201910893802.2A
Authority: CN
Inventors: 杨力; 王翔; 刘吉平
Original assignee: Shenzhen Hangshun Chip Technology R&D Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Hangshun Chip Technology R&D Co Ltd
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2021-05-11
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: CN110609705A

Abstract

本发明所提供的一种提高MCU总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片，包括：系统寄存器获取预设指令，并根据所述预设指令执行操作如下：读取目标寄存器中的第一数值；将所述第一数值修改为第二数值；将所述第二数值写入所述目标寄存器。本发明通过设置预设指令，处理器获取预设指令，根据预设指令读取目标寄存器中的第一数值，并将所述第一数值载入系统寄存器中进行修改，修改成第二数值，再将修改之后的数值写回到目标寄存器中。本发明实现“读‑修改‑写”的过程只需要获取一次预设指令就可以实现，并不需要多次获取指令，因此，节省了多次获取指令所产生的时间间隔，提高了MCU总线的执行效率。

Description

一种提高MCU总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片

技术领域

本发明涉及MCU技术领域，尤其涉及的是一种提高MCU总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片。

背景技术

微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，又称单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

在MCU运行时，会直接在目标寄存器中进行“读-修改-写”的操作，这种“读-修改-写”操作需要多次获取指令进行执行。在多次获取指令的过程中存在时间间隔，从而造成MCU执行写与读操作效率低的问题。

因此，现有技术存在缺陷，有待改进与发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种提高MCU总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片，旨在解决现有技术中在使用MCU总线时，需要多次获取指令执行“读-修改-写”操作，造成MCU执行效率低的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种提高MCU总线效率的方法，包括：

系统寄存器获取预设指令，并根据所述预设指令执行操作如下：

读取目标寄存器中的第一数值；

将所述第一数值修改为第二数值；

将所述第二数值写入所述目标寄存器。

进一步地，所述提高MCU总线效率的方法还包括：

当对目标寄存器中的所有数值进行修改时，在目标寄存器中进行所有数值的修改并存储。

进一步地，所述处理器获取预设指令具体包括：

当对目标寄存器中的部分数值进行修改时，获取预设指令，并根据所述预设指令调用系统寄存器。

进一步地，所述预设指令存储在系统寄存器中。

进一步地，所述预设指令为机器指令。

进一步地，将所述第二数值写入到所述目标寄存器中具体包括：

所述系统寄存器发起总线写入请求，所述目标寄存器接收所述写入请求，将所述第二数值写入到目标寄存器中。

进一步地，所述目标寄存器为外设寄存器。

本发明还提供一种智能终端，其中，包括处理器，以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有实现提高MCU总线效率的程序，在所述提高MCU总线效率的程序执行时，能够实现如上所述的提高MCU总线效率的方法。

本发明还提供一种存储介质，其中，所述存储介质存储有提高MCU总线效率的程序，所述提高MCU总线效率的程序能够被执行以用于实现如上所述的提高MCU总线效率的方法。

本发明还提供一种芯片，其中，所述芯片能够被执行以用于实现如上所述的提高MCU总线效率的方法。

本发明所提供的一种提高MCU总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片，包括：系统寄存器获取预设指令，并根据所述预设指令执行操作如下：读取目标寄存器中的第一数值；将所述第一数值修改为第二数值；将所述第二数值写入所述目标寄存器。本发明通过设置预设指令，处理器获取预设指令，根据预设指令读取目标寄存器中的第一数值，并将所述第一数值载入系统寄存器中进行修改，修改成第二数值，再将修改之后的数值写回到目标寄存器中。本发明实现“读-修改-写”的过程只需要获取一次预设指令就可以实现，并不需要多次获取指令，因此，节省了多次获取指令所产生的时间间隔，提高了MCU总线的执行效率。

附图说明

图1是本发明提高MCU总线效率的方法较佳实施例的流程图；

图2是本发明现有的在MCU中进行汇写过程较佳实施例的功能原理图；

图3是本发明智能终端的较佳实施例的功能原理框图。

具体实施方式

本发明提供一种提高MCU总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于MCU的使用范围较广，本发明全文以C语言为例进行举例说明，可以理解地，本发明的范围并不局限于将C语言应用在MCU中，一般情况下，凡是使用MCU的场景，均可以利用本发明的技术方案来提高MCU总线的效率。

现有的MCU在使用过程中，实施的操作为：

读取目标寄存器中一个地址上的数据之后，在读到的数据上进行修改，之后再将修改后形成的新数据写入该地址。

利用MCU进行读与写的C语言代码列举分别如下：

*(unsigned int*)0×40021004|＝0×03；

*(unsigned int*)0×40021004&＝0×fffffffc；

此处进行举例说明读与写的过程：

比如C语言代码*(unsigned int*)0×40021004|＝0×03，其功能是把总线地址0×40021004的寄存器低2位置置1，该地址寄存器(目标寄存器)的其他位保持不变。

在ARM Cortex-M0指令集上编译后的汇编指令可能为：

其中：

“LDR r0,[r0,#4]”指令把目标0×40021004地址寄存器的值读出来保存到r0；

“MOVS r1,#3”和“ORRS r0,r0,r1”指令完成对r0的低2位置位1；

“LDR r1,[pc,#4]；[0×8000830]＝0×40021000”指令完成获取目标地址；

“STR r0,[r1,#4]”指令把r0的值写到0×40021004地址完成对0×40021004地址寄存器的修改。

整个汇编过程如图2所示，可以看出，完成一次“读-修改-写”的C语言操作需要多条汇编指令才能完成，因此需要进行多次获取指令的操作。而对于同一个地址(addr)需要进行两次获取指令的操作，第一次读，第二次写，两次获取指令的存在一定的时间间隔(delay)，此时间间隔的存在会影响代码的执行效率。同理，在AHB总线进行写读操作时，也会相应地存在延时现象。

为了解决上述MCU总线操作效率低的问题，本发明提供了一种提高MCU总线效率的方法，如图1所示：

S1、系统寄存器获取预设指令，并根据所述预设指令执行操作。

在CPU运行时，系统存储器中存储的机器码会在系统寄存器中进行执行。所述系统寄存器是现有的寄存器，是中央处理器内的组成部分，用来暂存指令、数据和地址。在系统寄存器中，所述“读-修改-写”指令用于对从目标寄存器中读取到的值进行修改。

所述目标寄存器相对于系统寄存器来说，是系统外设的寄存器，程序编译人员在编译所述目标代码时，所述目标代码形成的函数表示了外设的寄存器中要修改的位数，所述目标代码被编译成能够执行“读-修改-写”指令的机器码，存储在系统存储器中，所述系统就具有“读-修改-写”功能。当CPU读取到目标寄存器中的值时，自动执行“读-修改-写”功能。

S2、读取目标寄存器中的第一数值。

S3、将所述第一数值修改为第二数值。

当CPU获取预设指令，所述预设指令的作用是控制CPU执行“读-修改-写”功能。CPU读取到目标寄存器中的第一数值，将第一数值写入到系统寄存器中进行修改，修改成第二数值。本发明中的第一数值和第二数值并不是具体的数值，可以是任何数据，本发明并不对第一数值和第二数值进行限定，只要能够在系统寄存器中实现修改的数据，均可以作为本发明中第一数值和第二数值的变形。所述第一数值和第二数值可以为地址数据。S4、将所述第二数值写入所述目标寄存器。

具体地，所述系统寄存器发起总线写入请求，所述目标寄存器接收所述写入请求，将所述第二数值写入到目标寄存器中。

在实现上述一种提高MCU总线效率的方法之前，本发明的技术开发人员需要进行前期的开发工作，具体过程如下：

A100、在编译器中添加预设指令，形成目标编译器。

所述编译器为现有的编译器，支持将代码编译成机器指令。在现有的编译器中添加预设指令，所述预设指令指的是一类新的指令，该指令支持上述“读-修改-写”操作，即CPU支持的指令。在此，将这一类新的指令用RMWxx的形式体现出来，其中的xx的内容列举如下：

xx可以为：OR(逻辑或操作)、AND(逻辑与操作)、ADD(算术加法)、SUB(算术减法操作)等。所述预设指令是开发者根据需求自定义设置的，因此，所述预设指令并不局限于上述几种举例，凡是能够在“读-修改-写”过程中，只需要获取一次指令就能够实现操作过程的指令形式，均可以用于本发明的技术方案中。

A200、所述目标编译器获取目标代码，将所述目标代码编译成机器码，所述目标编译器将所述机器码载入到系统存储器中。

所述目标代码可以为高级语言代码，目标代码在编译器中被编译成对应的指令、数据和地址，编译成的指令、数据和地址用机器码来表示。所述机器码即二进制指令，能够支持CPU的“读-修改-写”操作；所述系统存储器用来存储所述机器码，当系统运行时，系统能够自动执行所述机器码表示的“读-修改-写”指令。

之后，形成MCU，当MCU在运行过程中，会执行以下操作：

首先，处理器进行预判断，当对目标寄存器中的所有数值进行修改时，在目标寄存器中进行所有数值的修改并存储。

当对目标寄存器中的部分数值进行修改时，执行以下步骤A300。

A300、CPU读取所述机器码中相应的预设指令，并执行。

具体地，CPU读取所述机器码，获取到所述寄存器码中CPU支持的“读-修改-写”指令，并执行“读-修改-写”指令，所述预设指令即为“读-修改-写”指令。

所述步骤A300执行的操作：从读取目标寄存器中的数值，再对数值进行修改，之后将修改后的数值写回目标寄存器中，以此完成“读-修改-写”操作。

为使本发明的技术方案更直观，此处进行举例说明。对于本发明中的MCU在使用过程中，实施的操作如下，此处依旧采用C语言代码进行举例说明：

当添加了预设指令之后，此处仅以预设指令包括RMWOR为例进行说明，C语言代码*(unsigned int*)0×40021004|＝0×03的汇编指令可变为：

其中：

“LDR r0,[pc,#12]；[0×8000830]＝0×40021000”指令把目标地址存入r0；

“LDR r2,[r0,#4]”指令把目标寄存器的值读到r2；

“MOVS r1,#3”和“RMWOR r2,r2,r1”完成把r2低两位赋值1。

在执行完“RMWOR r2,r2,r1”指令时，CPU自动发起AHB总线写入操作请求，把r2的值写到以r0的值为目标地址的通用寄存器。所述r0、r1、r2等为通用寄存器的命名，所述通用寄存器存储在MAC中，在CPU执行程序时，会使用通用寄存器。

和现有的技术相比，本发明的技术方案减少了两条指令的执行操作，即减少了两次获取指令的操作，节省了两次获取指令之间的时间间隔，极大地提高了MCU总线的效率。

本发明还提供了一种智能终端，如图3所示，其中，包括处理器10，以及与所述处理器连接的存储器20，所述存储器20存储有实现提高MCU总线效率的程序，在所述提高MCU总线效率的程序执行时，能够实现如上所述的提高MCU总线效率的方法。

本发明还提供了一种存储介质，其中，所述存储介质存储有提高MCU总线效率的程序，所述提高MCU总线效率的程序能够被执行以用于实现如上所述的提高MCU总线效率的方法。

综上所述，本发明公开的一种提高MCU总线效率的方法、智能终端、存储介质及芯片，包括：处理器获取预设指令，将目标寄存器中的第一数值读取到系统寄存器中，并在所述系统寄存器中将所述第一数值修改为第二数值；将所述第二数值写入到所述目标寄存器中。将所述机器码存储在系统存储器中，系统在运行时，CPU能够自动读取到所述机器码中相应的预设指令，所述预设指令能够执行执行读写操作。在CPU进行读写操作时，依次读取到目标寄存器中的第一数值，将所述第一数值写入系统寄存器中，在系统寄存器中将所述第一数值修改成第二数值，之后将所述第二数值写回到所述目标寄存器中，用于替换所述第一数值，实现读写操作。与现有的读写操作相比，避免了完成一次“读-修改-写”的操作需要多次获取指令才能完成的问题，减少了指令的执行过程，节省了多次获取指令之间存在的时间间隔，达到提高MCU总线效率的目的。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种提高MCU总线效率的方法，其特征在于，包括：

系统寄存器获取机器码中相应的预设指令，并根据所述预设指令执行操作如下：

读取目标寄存器中的第一数值；

将所述第一数值修改为第二数值；

将所述第二数值写入所述目标寄存器；

在所述系统寄存器获取预设指令，并根据所述预设指令执行操作步骤之前还包括：

在编译器中添加所述预设指令，形成目标编译器，所述预设指令即为“读-修改-写”指令；

所述目标编译器获取目标代码，将所述目标代码编译成机械码，并将所述机械码载入到所述系统寄存器中。

2.根据权利要求1所述的提高MCU总线效率的方法，其特征在于，所述提高MCU总线效率的方法还包括：

3.根据权利要求1所述的提高MCU总线效率的方法，其特征在于，所述系统寄存器获取预设指令具体包括：

当对目标寄存器中的部分数值进行修改时，系统寄存器获取预设指令。

4.根据权利要求1所述的提高MCU总线效率的方法，其特征在于，所述预设指令存储在系统寄存器中。

5.根据权利要求1所述的提高MCU总线效率的方法，其特征在于，所述预设指令为机器指令。

6.根据权利要求1所述的提高MCU总线效率的方法，其特征在于，将所述第二数值写入所述目标寄存器具体包括：

7.根据权利要求1所述的提高MCU总线效率的方法，其特征在于，所述目标寄存器为外设寄存器。

8.一种智能终端，其特征在于，包括处理器，以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有实现提高MCU总线效率的程序，在所述提高MCU总线效率的程序执行时，能够实现如权利要求1-7任一项所述的提高MCU总线效率的方法。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有提高MCU总线效率的程序，所述提高MCU总线效率的程序能够被执行以用于实现如权利要求1-7任一项所述的提高MCU总线效率的方法。

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片能够被执行以用于实现如权利要求1-7任一项所述的提高MCU总线效率的方法。