作者：Vaibhav Desai 和 Ian Bower

在今天的互聯(lián)世界中，需要頻繁的軟件現(xiàn)場更新，以改進精確度、添加功能，甚至修補漏洞。如果你希望自己看不到這些更新，就一定會喜歡這個想法——不需要軟件重啟或者導(dǎo)致任何細微的電源故障的即時更新。這個概念對于“使用中”(on the fly) 更新相對簡單，而挑戰(zhàn)在于，在固件轉(zhuǎn)變過程中，保持對電源的控制。換言之，關(guān)鍵就是要實現(xiàn)無縫轉(zhuǎn)換，不丟失任何信息。

TI的UCD3138系列產(chǎn)品使用了控制電源的全新方法。UCD3138控制器的結(jié)構(gòu)使用了可編程的數(shù)字狀態(tài)機硬件，和集成式通用微控制器一起，執(zhí)行快速電壓/電流回路控制，完成必要的電源管理和系統(tǒng)通訊任務(wù)。這些先進的電源外設(shè)可以在處理器上自主運行，無需依賴速度更慢的固件決定或者復(fù)雜的共享資源時間切片。

圖1：UCD3138器件方框圖

UCD3138器件的拓撲支持為電壓模式或者電流模式控制、半/全橋拓撲（如移相、硬開關(guān)或者諧振LLC和單相或者多相升壓功率因數(shù)校正(PFC)）進行了優(yōu)化。你甚至還可以在峰值電流模式控制配置中操作控制器，以像移相、硬開關(guān)全橋轉(zhuǎn)換器一樣，保持變壓器磁通平衡拓撲結(jié)構(gòu)。要實現(xiàn)可編程斜坡補償，你可以用同步控制轉(zhuǎn)換率來斜升內(nèi)部數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)。這將消除次諧波振蕩，并且改進輸入電壓前饋性能。

執(zhí)行運行中更新的主要要求就是讓自主外設(shè)單獨運行控制環(huán)路，并且有一個以上的閃存段來下載最新的鏡像到冗余段中，以斷開帶電開關(guān)。這個系統(tǒng)中有3款器件支持運行中編程。UCD3138064, UCD3138A64和UCD3138128分別包含64K，64K和128K程序閃存。

出于簡化設(shè)計的考慮，我們將使用UCD3138064來描述運行中的操作。這個數(shù)字控制器提供64kB的程序閃存存儲器，分為兩段，每段32kB，因此能夠存儲2個固件鏡像。固件段A代表用于電源當(dāng)前（已存）固件代碼的空間，而段B可代表代碼所需升級版本的空間。

你可以使用這項技術(shù)從初級或次級側(cè)來更新固件。

次級側(cè)固件更新：

圖2：運行中切換固件

可使用如下2個步驟來實現(xiàn)次級側(cè)的運行中升級

1. 通過PMBus/串行外設(shè)接口 (SPI)/通用同步接收器/發(fā)射器，用來自主機的全新固件來編輯塊2
2. 從塊A到塊B斷開并執(zhí)行一個“帶電切換”的操作

如需了解更多信息，請觀看這個視頻。

初級側(cè)固件更新：

還可以在初級側(cè)和次級側(cè)上執(zhí)行帶電切換。

圖3：初級和次級帶電固件更新

可使用下方指定的步驟來實現(xiàn)針對初級側(cè)的運行中升級

1. 將全新的初級鏡像由主機下載至次級控制器塊B
2. 來自次級的數(shù)字電源控制器將把與更新鏡像相關(guān)的信息通知初級側(cè)
3. 初級側(cè)電源控制器準備一個帶電切換
4. 次級控制器將鏡像下載至初級電源控制器
5. 初級控制器級執(zhí)行切換，并通知次級控制器
6. 次級將成功切換的消息通知給主機。

應(yīng)用優(yōu)勢

在服務(wù)器應(yīng)用中，“運行中更新”免除了對于關(guān)斷的需要，使用“熱插拔”，或者由于固件相關(guān)問題或任何特性升級需要更換電源，這樣做會中斷系統(tǒng)運行。這就減少了服務(wù)器數(shù)據(jù)中心的停機時間，而這個問題往往由電源固件的升級而導(dǎo)致。

圖4：基于UCD3138064的數(shù)控離線AC/DC電源

數(shù)據(jù)清理是一項使用后臺任務(wù)來定期檢查主存儲器或內(nèi)存錯誤的糾錯技術(shù)，在發(fā)現(xiàn)錯誤后，這項技術(shù)使用具有不同校驗和或數(shù)據(jù)備份形式的冗余數(shù)據(jù)來校正檢測到的錯誤。數(shù)據(jù)清理降低了單個可校正錯誤出現(xiàn)累積情況的可能性，從而降低了不可校正錯誤出現(xiàn)的風(fēng)險。UCD3138064器件架構(gòu)所支持的運行中操作的功能使數(shù)據(jù)清理的實現(xiàn)變得輕松而簡便。

圖5：UCD3138064上的存儲器清理

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[1] 數(shù)字電源控制器實現(xiàn)了“運行中”固件升級 – 2013年4月

審核編輯：符乾江