平臺化設計在工業領域的應用

     比如汽車領域，目前國際比較著名的汽車制造廠商，基本都實現了平臺化開發設計的生產與經營方式，如大眾公司的PQ35、PQ46平臺、通用汽車公司的Eplison II平臺、豐田汽車公司的MC平臺、NBC平臺，都是業界比較著名的汽車開發平臺，開發出了諸如Beetle、Magotan、cadillac GLS、Lexus ES、Lexus RX等聞名世界的汽車；比較典型的還有手機制造領域，近年來發展比較迅猛的MTK平臺，逐步搶占了很多諸如LoCosto、OMAP等老牌企業平臺的市場份額。據了解，目前聯想約有近半數手機都采用了MTK的設計方案。在MTK的手機解決方案中，將手機芯片和手機軟件平臺預先整合到一起。這樣手機廠商拿到手機平臺基本上就是一個半成品，只要稍稍的加工就可上市，這種方案可以使終端廠商節約成本，加速產品上市周期。

      平臺化開發，在加速產品上市周期方面，優勢尤其明顯。同時，一個好的平臺也保證了基于此平臺開發的各個不同型號產品的質量。

      2 通信電源的平臺化需求

      當前，運營商設備不斷增多，對通信電源的需求量也逐步提升。具備高效率、高功率密度、寬的使用環境溫度、數字化功能的產品可大幅度降低運營成本，越來越多的得到運營商的認可。數字控制作為通信電源發展的趨勢，兼顧軟件的可移植性較強的特點，電源的平臺化開發成為了可能。

      不同型號的數字化整流器存在很多相同或相似的技術，特別是其中的數字控制技術，與另一類通信電源UPS也存在很多相同或相似的技術，通過適當的整合，采用技術平臺化的策略增加設計的共性，可以有效減少產品共用技術重復開發，加快產品研制和升級換代的速度，從而降低研發成本，縮短產品上市周期。

      3通信電源的平臺化設計

      通信電源的平臺化設計，從總的架構上來說，可分為硬件平臺和軟件平臺兩部分。硬件平臺，多基于原理性平臺考慮，將電源、時鐘、采樣、驅動、保護等功能進行模塊化設計，方便產品設計時提取功能電路；軟件平臺，涵蓋了邏輯、通信、采樣、PWM發生、保護等功能，并規劃好接口，產品進行二次開發可在此基礎上繼續進行，完成剩余功能開發。

       3.1 硬件平臺

       需要說明的是，此處的硬件平臺是指單板硬件平臺，主功率電路因拓撲各不相同，不包含在內。目前的數字電源，特別是高端智能電源，多基于DSC芯片開發，以DSC芯片為核心的單板硬件平臺，框圖如圖1所示。
 單板硬件平臺涵蓋了電源、監控、采樣、通信、驅動等各功能電路。考慮各產品如整流器、UPS、光伏逆變器等對電路需求不同，該平臺做了較多的冗余設計。比如采樣電路，同時設計了差分采樣電路、同相比例電路、反向比例電路、積分電路等不同的電路形式；通信電路，同時設計CAN、SPI、SCI、I2C等業界常用的通信電路；時鐘電路，同時考慮有源無源電路；存儲電路，同時兼容SPI、SCI、I2C模式等，留出外圍接口以備不同產品場合使用。

      3.2 軟件平臺

      軟件平臺是平臺的另一個重要組成部分，兼顧易用性、可擴展性、可移植性、可測試性需求。軟件平臺使用分層結構，依次為BSP、APP、API、OS

      硬件抽象層

      硬件抽象層又稱BSP層。平臺的硬件物理結構以DSC為核心控制芯片，為延長平臺軟件的生命周期、拓寬應用范圍，需盡量減少軟件平臺對硬件結構的關聯，提高平臺軟件的可移植性。硬件抽象層存在的意義也在于此。比如，同一供應商提供的不同型號芯片，或者不同廠家提供的芯片，保持軟件分層結構不變，只需要更換BSP層，即可完成設計。

      BSP主要完成一些底層驅動的開發，如ADC、PWM、GPIO、SPI、CAPTURE等。該部分會針對不同芯片完成不同的BSP開發，保留好與其它層組件的接口。
服務組件層

       服務組件層也稱API層。這一部分是為功能組件提供服務，因此稱為服務組件。每一個服務組件都是一個獨立的部分，服務組件之間通過各組件的操作接口來完成交互。服務組件也是功能組件完成的基石。
      API層主要完成電源功能狀態控制、各通信功能解析與控制、濾波處理、外部存儲處理、按鍵、風扇調節、子算法設計等功能。

     功能組件層

     功能組件層也稱APP層。功能組件是針對功能需求通過功能組件之間的協作，以及對服務組件的調用來實現。平臺系統的功能組件為產品開發提供了一個完整的功能實現，包括電源狀態管理、外部存儲管理、數據處理、通信管理等部分。

      任務調度管理

       簡化的OS，主要使用任務管理，消息管理功能作為整個系統的運行管理基礎。根據目前電源系統DSC的頻率不是很高，片上資源還是比較有限的情況，裁剪了大部分功能。使用不可剝奪內核方式，其目的是為控制系統使用周期中斷，進行功率拓撲控制的要求得到充分保證。

      3.3 后臺界面開發

       DSC芯片留有豐富的通信接口，為參數在線調試提供了便利，避免了電源開發過程中控制或其他參數調節時，頻繁燒寫芯片帶來的不便。另外，其他一些預置參數也可通過后臺界面下載到芯片中；單機調試時，限流點、過壓保護點等信號均可通過后臺在線調試界面完成設置。此處不再詳述。

      4 基于平臺的產品開發

       成熟的平臺應用中，不同型號電源間的共有功能已經開發完成，針對不同的電源，開發剩余個性化功能即可。對產品來講，其輸入就已經是一個半成品了。比如，對于整流器產品，在平臺通信、故障處理、面板顯示、邏輯處理、狀態管理等功能開發完成的基礎上，進行二次開發，添加個性化的算法即可。

        業界應用比較廣泛的通信用整流器電源，在實現功率變換上，多為兩級模式，即前級PFC，后級DC-DC的方式。前級PFC部分，多采用Boost電路，將交流電預穩壓到一個較高的固定電平，此電壓作為為后級DC-DC功率變換的輸入。兩級變換應用比較成熟，此處以該拓撲為例進行說明。如圖4所示，平臺對產品開發提供了全方位支撐，以功率拓撲為基礎，僅需要在平臺預留接口的基礎上完成算法開發即可。