作者：Vaibhav Desai 和 Ian Bower

在今天的互聯世界中，需要頻繁的軟件現場更新，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，在固件轉變過程中，保持對電源的控制。換言之，關鍵就是要實現無縫轉換，不丟失任何信息。

TI的UCD3138系列產品使用了控制電源的全新方法。UCD3138控制器的結構使用了可編程的數字狀態(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通訊任務。這些先進的電源外設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、硬開關或者諧振LLC和單相或者多相升壓功率因數校正(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、硬開關全橋轉換器一樣，保持變壓器磁通平衡拓撲結構。要實現可編程斜坡補償，你可以用同步控制轉換率來斜升內部數模轉換器 (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。這個系統中有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。

出于簡化設計的考慮，我們將使用UCD3138064來描述運行中的操作。這個數字控制器提供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從初級或次級側來更新固件。

次級側固件更新：

圖2：運行中切換固件

可使用如下2個步驟來實現次級側的運行中升級

1. 通過PMBus/串行外設接口 (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。

初級側固件更新：

還可以在初級側和次級側上執(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針對初級側的運行中升級

1. 將全新的初級鏡像由主機下載至次級控制器塊B
2. 來自次級的數字電源控制器將把與更新鏡像相關的信息通知初級側
3. 初級側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。

應用優(yōu)勢

在服務器應用中，“運行中更新”免除了對于關斷的需要，使用“熱插拔”，或者由于固件相關問題或任何特性升級需要更換電源，這樣做會中斷系統運行。這就減少了服務器數據中心的停機時間，而這個問題往往由電源固件的升級而導致。

圖4：基于UCD3138064的數控離線AC/DC電源

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

圖5：UCD3138064上的存儲器清理

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[1] 數字電源控制器實現了“運行中”固件升級 – 2013年4月

審核編輯：符乾江