低速单片机实现代码高速运行且数据掉电不丢失的系统、方法、装置、存储器及其存储介质与流程

1.本发明涉及电机控制技术领域，特别涉及单片机高速运行技术领域，具体是指一种针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统、方法、装置、存储器及其计算机可读存储介质。


背景技术：

2.电机控制领域对专用单片机性能有独特的需求。表现在一部分核心程序需要高速运行，满足电机控制的实时性。其他的界面，辅助程序可以运行在相对较低的主频下。
3.单片机普遍采用flash存储器，eeprom存储器，mtp(multi
‑
time programable)存储器或者otp(one
‑
time programable)存储器作为程序存储介质，优点是掉电数据不丢失，缺点是读取速度低，普遍在20mhz以下。这类存储器统称为rom存储器。
4.目前业界普遍采用低速单片机控制电机存在实时处理能力差，控制效果不佳的问题。也有用高速芯片比如fpga，dsp等控制电机，控制效果比较好，但成本太高。
5.从电机控制的特点和成本综合考虑，一种在低速单片机基础上增加高速运算能力的方案更适合电机控制。
6.单片机的运行机制是从程序存储器中读取指令给内核进行运算。如果读取指令慢，那么内核运算就慢。但内核本身的可以工作在更高主频，所以单片机的运行速度主要受限于程序存储器的读取速度。如果将程序存储器更换成高读取速度的存储介质，那么单片机的运行速度就会变快。ram存储器是一种高读取速度的存储介质，缺点是掉电会丢失数据，上电后必须重新写ram数据，这不符合单片机的工作特点。单片机中本身也存在ram存储器，用于保存运行过程中的数据，不能存放程序指令。如果对单片机进行适当的改造，把程序指令存在ram中，并且单片机的内核可以从ram中读取程序指令用于运行，那么就可以提高单片机运行速度。


技术实现要素：

7.本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种运行速度快且掉电数据不丢失的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统、方法、装置、存储器及其计算机可读存储介质。
8.为了实现上述目的，本发明的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统、方法、装置、存储器及其计算机可读存储介质如下：
9.该针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
10.电机控制程序模块，用于控制低速程序代码和高速程序代码；
11.单片机程序运行模块，与所述的电机控制程序模块相连接，用于运行所述的低速程序代码和高速程序代码；
12.单片机程序存储模块，与所述的单片机程序运行模块相连接，用于存储所述的低速程序代码和高速程序代码；以及
13.超频使能开关控制模块，与所述的单片机程序运行模块相连接，包括一超频使能开关，用于控制单片机程序的运行状态。
14.较佳地，所述的低速程序代码和高速程序代码均存放在所述的单片机程序存储模块中。
15.较佳地，所述的单片机程序运行模块具体包括：
16.低速运行单元，用于运行所述的低速程序代码；以及
17.低速/高速运行单元，用于根据所述的超频使能开关的工作状态，选择运行所述的低速程序代码或者高速程序代码。
18.较佳地，所述的超频使能开关的工作状态包括：
19.超频使能开关关闭状态，所述的单片机进入低速运行模式并运行低速程序代码；
20.超频使能开关打开状态，所述的单片机进入高速运行模式并运行高速程序代码。
21.较佳地，所述的单片机程序存储模块具体包括：
22.rom存储单元，用于存储所述的低速程序代码以及高速程序代码；以及
23.ram存储单元，用于存储所述的高速程序代码。
24.该基于上述系统针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
25.(1)根据电机控制的需要，判断当前单片机是否进入低速运行模式，如果是，则进入步骤(2)，否则，单片机进入高速运行模式，并执行步骤(3)；
26.(2)所述的超频使能开关关闭，系统进入所述的低速运行模式，并执行步骤(4)；
27.(3)所述的超频使能开关打开，系统进入所述的高速运行模式；
28.(4)完成单片机代码运行状态的控制。
29.较佳地，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
30.(2.1)所述的低速运行单元从所述的rom存储单元中读取低速程序代码，所述的低速程序代码选择所述的低速运行模式；
31.(2.2)所述的低速/高速运行单元从所述的rom存储单元中读取高速程序代码，所述的高速程序代码选择所述的低速运行模式。
32.较佳地，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
33.(3.1)所述的低速运行单元从所述的rom存储单元中读取低速程序代码，所述的低速程序代码选择所述的低速运行模式；
34.(3.2)所述的低速/高速运行单元从所述的ram存储单元中读取高速程序代码，所述的高速程序代码选择所述的高速运行模式。
35.更佳地，所述的步骤(3.1)之前还包括以下步骤：
36.(3.0)所述的超频使能开关在选择打开之前，将所述的高速程序代码从所述的rom存储单元复制到所述的ram存储单元中。
37.较佳地，所述的低速程序代码选择所述的低速运行模式具体为：
38.所述的单片机的程序指针pc落在所述的低速运行单元的低速运行区的范围内。
39.较佳地，所述的高速程序代码选择所述的高速运行模式具体为：
40.所述的单片机的程序指针pc落在所述的低速/高速运行单元的高速运行区的范围内。
41.较佳地，所述的超频使能开关打开时：
42.所述的程序指针pc从所述的低速运行区切换到所述的高速运行区，所述的单片机的主频自动从所述的低速时钟切换到高速时钟；或者
43.所述的程序指针pc从所述的高速运行区切换到所述的低速运行区，所述的单片机的主频自动从所述的高速时钟切换到低速时钟。
44.较佳地，所述的低速时钟的工作频率不大于30mhz；
45.所述的高速时钟的工作频率大于30mhz。
46.该用于实现针对低速单片机超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的装置，其主要特点是，所述的装置包括：
47.处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
48.存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时，实现上述所述的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法的各个步骤。
49.该用于实现针对低速单片机超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的处理器，其主要特点是，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述所述的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法的各个步骤。
50.该计算机可读存储介质，其主要特点是，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述所述的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法的各个步骤。
51.采用了本发明的该针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统、方法、装置、存储器及其计算机可读存储介质，利用超频使能开关控制单片机程序的运行状态，在低速单片机基础上增加了高速运算能力，由于将低速程序代码和高速程序代码都存放在rom存储单元中，能够有效的解决程序代码掉电不丢失的问题。同时，通过对单片机进行适当的改造，将程序指令从rom存储单元复制到ram存储单元中进行存放，单片机的内核可以从ram中读取程序指令用于运行，以此提了高单片机运行速度。
附图说明
52.图1为本发明的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统的总体框架示意图。
53.图2为本发明的rom存储单元的内部结构示意图。
54.图3为本发明的超频使能开关选择关闭时的rom存储单元与单片机程序运行模块之间的运行状态示意图。
55.图4为本发明的超频使能开关选择关闭时的rom存储单元与ram存储单元之间的运行状态示意图。
56.图5为本发明的超频使能开关选择打开时的单片机程序存储模块与单片机程序运行模块之间的运行状态示意图。
57.图6为本发明的超频使能开关选择打开时单片机在低速运行区与高速运行区之间来回切换的运行状态示意图。
58.附图标记
59.100
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低速程序代码
60.101
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高速程序代码
61.102
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低速运行单元
62.103
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低速/高速运行单元
63.104
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rom存储单元
64.105
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ram存储单元
65.106
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超频使能开关
66.107
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程序指针pc
具体实施方式
67.为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
68.在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，在下文中，术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
69.请参阅图1所示，该针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统，其中，所述的系统包括：
70.电机控制程序模块，用于控制低速程序代码100和高速程序代码101；
71.单片机程序运行模块，与所述的电机控制程序模块相连接，用于运行所述的低速程序代码100和高速程序代码101；
72.单片机程序存储模块，与所述的单片机程序运行模块相连接，用于存储所述的低速程序代码100和高速程序代码101；以及
73.超频使能开关控制模块，与所述的单片机程序运行模块相连接，包括一超频使能开关106，用于控制单片机程序的运行状态。
74.作为本发明的优选实施方式，所述的低速程序代码100和高速程序代码101均存放在所述的单片机程序存储模块中。
75.作为本发明的优选实施方式，所述的单片机程序运行模块具体包括：
76.低速运行单元102，用于运行所述的低速程序代码100；以及
77.低速/高速运行单元103，用于根据所述的超频使能开关106的工作状态，选择运行所述的低速程序代码100或者高速程序代码101。
78.作为本发明的优选实施方式，所述的超频使能开关106的工作状态包括：
79.超频使能开关关闭状态，所述的单片机进入低速运行模式并运行低速程序代码100；
80.超频使能开关打开状态，所述的单片机进入高速运行模式并运行高速程序代码101。
81.请参阅图2所示，作为本发明的优选实施方式，所述的单片机程序存储模块具体包括：
82.rom存储单元104，用于存储所述的低速程序代码100以及高速程序代码101；以及
83.ram存储单元105，用于存储所述的高速程序代码101。
84.该基于上述系统针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法，其中，所述的方法包括以下步骤：
85.(1)根据电机控制的需要，判断当前单片机是否进入低速运行模式，如果是，则进入步骤(2)，否则，单片机进入高速运行模式，并执行步骤(3)；
86.(2)所述的超频使能开关106关闭，系统进入所述的低速运行模式，并执行步骤(4)；
87.(3)所述的超频使能开关106打开，系统进入所述的高速运行模式；
88.(4)完成单片机代码运行状态的控制。
89.请参阅图3所示，作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(2)具体包括以下步骤：
90.(2.1)所述的低速运行单元102从所述的rom存储单元104中读取低速程序代码100，所述的低速程序代码100选择所述的低速运行模式；
91.(2.2)所述的低速/高速运行单元103从所述的rom存储单元104中读取高速程序代码101，所述的高速程序代码101选择所述的低速运行模式。
92.请参阅图5所示，作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3)具体包括以下步骤：
93.(3.1)所述的低速运行单元102从所述的rom存储单元104中读取低速程序代码100，所述的低速程序代码100选择所述的低速运行模式；
94.(3.2)所述的低速/高速运行单元103从所述的ram存储单元105中读取高速程序代码101，所述的高速程序代码101选择所述的高速运行模式。
95.请参阅图4所示，作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(3.1)之前还包括以下步骤：
96.(3.0)所述的超频使能开关106在选择打开之前，将所述的高速程序代码101从所述的rom存储单元104复制到所述的ram存储单元105中。
97.作为本发明的优选实施方式，所述的低速程序代码100选择所述的低速运行模式具体为：
98.所述的单片机的程序指针pc107落在所述的低速运行单元102的低速运行区的范围内。
99.作为本发明的优选实施方式，所述的高速程序代码101选择所述的高速运行模式具体为：
100.所述的单片机的程序指针pc107落在所述的低速/高速运行单元103的高速运行区的范围内。
101.请参阅图6所示，作为本发明的优选实施方式，所述的超频使能开关106打开时：
102.所述的程序指针pc107从所述的低速运行区切换到所述的高速运行区，所述的单片机的主频自动从所述的低速时钟切换到高速时钟；或者
103.所述的程序指针pc107从所述的高速运行区切换到所述的低速运行区，所述的单片机的主频自动从所述的高速时钟切换到低速时钟。
104.作为本发明的优选实施方式，所述的低速时钟的工作频率不大于30mhz；
105.所述的高速时钟的工作频率大于30mhz。
106.该用于实现针对低速单片机超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的装置，其中，所述的装置包括：
107.处理器，被配置成执行计算机可执行指令；
108.存储器，存储一个或多个计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被所述处理器执行时，实现上述所述的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法的各个步骤。
109.该用于实现针对低速单片机超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的处理器，其中，所述的处理器被配置成执行计算机可执行指令，所述的计算机可执行指令被所述的处理器执行时，实现上述任一项所述的针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法的各个步骤。
110.该计算机可读存储介质，其中，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序可被处理器执行以实现上述针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的方法的各个步骤。
111.在本发明的一具体实施方式中，单片机在运行程序时，会不断在低速运行区和低速/高速运行区之间切换运行。
112.单片机的低速运行区指的是单片机的程序指针pc 107落在低速运行单元102的低速运行区范围内。单片机的高速运行区指的是单片机的程序指针pc 107落在低速/高速运行单元103的高速运行单元的高速运行区的范围内。
113.在本发明的一具体实施方式中，当超频使能开关106打开时，当程序指针pc 107从低速运行单元102的低速运行区范围切换到低速/高速运行单元103的高速运行区范围时，单片机主频自动从低速时钟(≤30mhz)切换到高速时钟(＞30mhz)；当程序指针pc107从低速/高速运行单元103的高速运行区范围切换到低速运行单元102的低速运行区范围时，单片机主频自动从高速时钟(＞30mhz)切换到低速时钟(≤30mhz)。
114.在本发明的一具体实施方式中，所述的rom存储单元具体为：rom存储器；
115.在本发明的一具体实施方式中，所述的ram存储单元具体为：ram存储器。
116.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
117.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行装置执行的软件或固件来实现。
118.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成的，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
119.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
120.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
121.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
122.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
123.采用了本发明的该针对低速单片机实现超频模式下代码高速运行且数据掉电不丢失的系统、方法、装置、存储器及其计算机可读存储介质，利用超频使能开关控制单片机程序的运行状态，在低速单片机基础上增加了高速运算能力，由于将低速程序代码和高速程序代码都存放在rom存储单元中，能够有效的解决程序代码掉电不丢失的问题。同时，通过对单片机进行适当的改造，将程序指令从rom存储单元复制到ram存储单元中进行存放，单片机的内核可以从ram中读取程序指令用于运行，以此提了高单片机运行速度。
124.在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。