1 平台化设计在工业领域的应用

 平台化设计思想在工业领域应用的极为普遍，无论在汽车领域、建筑领域、终端消费品如手机领域，还是电子商务领域等等随处可见。比如汽车领域，目前国际比较著名的汽车制造厂商，基本都实现了平台化开发设计的生产与经营方式，如大众公司的PQ35、PQ46平台、通用汽车公司的Eplison II平台、丰田汽车公司的MC平台、NBC平台，都是业界比较著名的汽车开发平台，开发出了诸如Beetle、Magotan、cadillac GLS、Lexus ES、Lexus RX等闻名世界的汽车；比较典型的还有手机制造领域，近年来发展比较迅猛的MTK平台，逐步抢占了很多诸如LoCosto、OMAP等老牌企业平台的市场份额。据了解，目前联想约有近半数手机都采用了MTK的设计方案。在MTK的手机解决方案中，将手机芯片和手机软件平台预先整合到一起。这样手机厂商拿到手机平台基本上就是一个半成品，只要稍稍的加工就可上市，这种方案可以使终端厂商节约成本，加速产品上市周期。

 平台化开发，在加速产品上市周期方面，优势尤其明显。同时，一个好的平台也保证了基于此平台开发的各个不同型号产品的质量。

2 通信电源的平台化需求

 当前，运营商设备不断增多，对通信电源的需求量也逐步提升。具备高效率、高功率密度、宽的使用环境温度、数字化功能的产品可大幅度降低运营成本，越来越多的得到运营商的认可。数字控制作为通信电源发展的趋势，兼顾软件的可移植性较强的特点，电源的平台化开发成为了可能。

 不同型号的数字化整流器存在很多相同或相似的技术，特别是其中的数字控制技术，与另一类通信电源UPS也存在很多相同或相似的技术，通过适当的整合，采用技术平台化的策略增加设计的共性，可以有效减少产品共用技术重复开发，加快产品研制和升级换代的速度，从而降低研发成本，缩短产品上市周期。

3通信电源的平台化设计

 通信电源的平台化设计，从总的架构上来说，可分为硬件平台和软件平台两部分。硬件平台，多基于原理性平台考虑，将电源、时钟、采样、驱动、保护等功能进行模块化设计，方便产品设计时提取功能电路；软件平台，涵盖了逻辑、通信、采样、PWM发生、保护等功能，并规划好接口，产品进行二次开发可在此基础上继续进行，完成剩余功能开发。

3.1 硬件平台

 需要说明的是，此处的硬件平台是指单板硬件平台，主功率电路因拓扑各不相同，不包含在内。目前的数字电源，特别是高端智能电源，多基于DSC芯片开发，以DSC芯片为核心的单板硬件平台，框图如图1所示。
 单板硬件平台涵盖了电源、监控、采样、通信、驱动等各功能电路。考虑各产品如整流器、UPS、光伏逆变器等对电路需求不同，该平台做了较多的冗余设计。比如采样电路，同时设计了差分采样电路、同相比例电路、反向比例电路、积分电路等不同的电路形式；通信电路，同时设计CAN、SPI、SCI、I2C等业界常用的通信电路；时钟电路，同时考虑有源无源电路；存储电路，同时兼容SPI、SCI、I2C模式等，留出外围接口以备不同产品场合使用。

图1  以DSC芯片为核心的单板硬件平台框图

3.2 软件平台

 软件平台是平台的另一个重要组成部分，兼顾易用性、可扩展性、可移植性、可测试性需求。软件平台使用分层结构，依次为BSP、APP、API、OS，如图2所示。

 图2  软件平台分层结构框图

硬件抽象层

 硬件抽象层又称BSP层。平台的硬件物理结构以DSC为核心控制芯片，为延长平台软件的生命周期、拓宽应用范围，需尽量减少软件平台对硬件结构的关联，提高平台软件的可移植性。硬件抽象层存在的意义也在于此。比如，同一供应商提供的不同型号芯片，或者不同厂家提供的芯片，保持软件分层结构不变，只需要更换BSP层，即可完成设计。

 BSP主要完成一些底层驱动的开发，如ADC、PWM、GPIO、SPI、CAPTURE等。该部分会针对不同芯片完成不同的BSP开发，保留好与其它层组件的接口。
服务组件层

 服务组件层也称API层。这一部分是为功能组件提供服务，因此称为服务组件。每一个服务组件都是一个独立的部分，服务组件之间通过各组件的操作接口来完成交互。服务组件也是功能组件完成的基石。
 API层主要完成电源功能状态控制、各通信功能解析与控制、滤波处理、外部存储处理、按键、风扇调节、子算法设计等功能。

功能组件层

 功能组件层也称APP层。功能组件是针对功能需求通过功能组件之间的协作，以及对服务组件的调用来实现。平台系统的功能组件为产品开发提供了一个完整的功能实现，包括电源状态管理、外部存储管理、数据处理、通信管理等部分。

任务调度管理

 简化的OS，主要使用任务管理，消息管理功能作为整个系统的运行管理基础。根据目前电源系统DSC的频率不是很高，片上资源还是比较有限的情况，裁剪了大部分功能。使用不可剥夺内核方式，其目的是为控制系统使用周期中断，进行功率拓扑控制的要求得到充分保证。

3.3 后台界面开发

 DSC芯片留有丰富的通信接口，为参数在线调试提供了便利，避免了电源开发过程中控制或其他参数调节时，频繁烧写芯片带来的不便。另外，其他一些预置参数也可通过后台界面下载到芯片中；单机调试时，限流点、过压保护点等信号均可通过后台在线调试界面完成设置。此处不再详述。

 图3 后台界面

4 基于平台的产品开发

 成熟的平台应用中，不同型号电源间的共有功能已经开发完成，针对不同的电源，开发剩余个性化功能即可。对产品来讲，其输入就已经是一个半成品了。比如，对于整流器产品，在平台通信、故障处理、面板显示、逻辑处理、状态管理等功能开发完成的基础上，进行二次开发，添加个性化的算法即可。

 业界应用比较广泛的通信用整流器电源，在实现功率变换上，多为两级模式，即前级PFC，后级DC-DC的方式。前级PFC部分，多采用Boost电路，将交流电预稳压到一个较高的固定电平，此电压作为为后级DC-DC功率变换的输入。两级变换应用比较成熟，此处以该拓扑为例进行说明。如图4所示，平台对产品开发提供了全方位支撑，以功率拓扑为基础，仅需要在平台预留接口的基础上完成算法开发即可。

 图4  基于平台的产品开发框图

4 总结

 平台化开发模式在整个工业领域应用十分广泛。本文提供了一种通信电源的平台化设计思路。基于平台化的开发模式，可有效加快产品的研发进度，缩短产品上市周期，。该设计思路，并不局限在通信电源领域，对整个电源领域都是一种值得学习的设计参考。

参考文献
　　 [1]  http://bbs-arch.pcauto.com.cn/topic.jsp?tid=189379&pageNo=1
　　 [2]  http://www.yeeyan.com/articles/view/pestwave/20367

作者简介
 　　[1]  刘辉（男），1979年12月生，中兴通讯股份有限公司研发工程师，南京航空航天大学电机与电器专业硕士研究生。
　　 [2]  魏滢（女），1981年11月生，中兴通讯股份有限公司研发工程师，哈尔滨工业大学电力电子与电气传动专业硕士研究生。
　　 [3]  戴彬传（男），1969年10月生，中兴通讯股份有限公司研发工程师，南京航空航天大学电力电子技术专业硕士研究生。