行車記錄儀中的RAM存儲(chǔ)，你了解多少？

作為FRAM（鐵電存儲(chǔ)器）產(chǎn)品與技術(shù)的全球領(lǐng)先提供商，富士通電子的FRAM產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于計(jì)量、RFID、醫(yī)療電子、工業(yè)……其實(shí)，F(xiàn)RAM還可在大多數(shù)汽車子系統(tǒng)中用于非易失性數(shù)據(jù)記錄，如智能安全氣囊、穩(wěn)定控制、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、儀表盤儀表、電池管理、發(fā)動(dòng)機(jī)控制和娛樂(lè)信息節(jié)目應(yīng)用，且能夠承受更高級(jí)別的溫度范圍。

FRAM通過(guò)了AEC-Q100認(rèn)證，具有高性能和高可靠性，適用于3級(jí)（-40℃ ~+85℃）和1級(jí) （-40℃ ~ +125℃）汽車應(yīng)用。高可靠性以及幾乎無(wú)限次（100萬(wàn)億）寫周期，使其成為新一代汽車應(yīng)用——高燃油效率、增強(qiáng)的安全特性、高端自動(dòng)化及控制的最佳選擇之一。今天我們說(shuō)說(shuō)FRAM在行車記錄儀中的應(yīng)用情況。

愛(ài)車必備“神器”——行車記錄器

行車記錄儀在某種程度上類似于飛機(jī)和火車中的數(shù)據(jù)記錄器，也被稱為汽車“黑匣子”或“碰撞記錄器”，最初是用于獲取和記錄汽車單元內(nèi)不同控制模塊的數(shù)據(jù)，并利用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以提高未來(lái)設(shè)計(jì)中安全氣囊的性能。獲取的數(shù)據(jù)包括碰撞嚴(yán)重程度，通過(guò)測(cè)量沖擊力、車輛速度、引擎轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向輸入、油門位置、制動(dòng)狀態(tài)、安全帶狀態(tài)、輪胎氣壓、警告信號(hào)及安全氣囊展開(kāi)的記錄來(lái)獲取。

當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，來(lái)自不同位置的多個(gè)傳感器的診斷信息會(huì)發(fā)送到行車記錄儀，便于行車記錄儀內(nèi)的控制器芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)解析和起動(dòng)相應(yīng)的控制行動(dòng)。碰撞檢測(cè)算法會(huì)根據(jù)傳感器輸入的數(shù)據(jù)確定是否打開(kāi)安全氣囊。碰撞傳感使用的預(yù)測(cè)算法以各種沖擊條件對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)值為基礎(chǔ)。此預(yù)測(cè)算法通常必須在沖擊發(fā)生后50毫秒內(nèi)確定是否打開(kāi)安全氣囊。下圖為典型的行車記錄儀框圖。

行車記錄儀要求以粒度記錄數(shù)據(jù)，這是因?yàn)槭鹿手亟ㄍǔＰ枰?~8毫秒捕獲的數(shù)據(jù)樣本，以呈現(xiàn)并還原事故現(xiàn)場(chǎng)。在從各個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)被新的數(shù)據(jù)覆蓋前，需要存儲(chǔ)并保留在循環(huán)緩沖區(qū)內(nèi)至少5到10秒。當(dāng)安全氣囊傳感系統(tǒng)算法診斷沖擊時(shí)，緩沖區(qū)刷新會(huì)暫停，安全氣囊展開(kāi)并啟動(dòng)。安全氣囊展開(kāi)時(shí)，司機(jī)安全帶開(kāi)關(guān)狀態(tài)、乘客安全氣囊開(kāi)關(guān)狀態(tài)、警告燈狀態(tài)及展開(kāi)時(shí)間會(huì)被臨時(shí)捕獲并存儲(chǔ)在RAM內(nèi)。用來(lái)確定是否展開(kāi)安全氣囊的關(guān)鍵參數(shù)值也捕捉到RAM中。執(zhí)行算法后150ms，RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)轉(zhuǎn)移到非易失性內(nèi)存。使用EEPROM時(shí)，需要大約700毫秒，以記錄所有信息。

為防止重要數(shù)據(jù)丟失并確保數(shù)據(jù)安全地存儲(chǔ)在EEPROM中，安全氣囊控制模塊必須確保備用電源可持續(xù)供應(yīng)700 ms，以便完整地記錄信息。未能提供要求的備用電源時(shí)，可能會(huì)從數(shù)據(jù)記錄器或EDR中恢復(fù)不到任何數(shù)據(jù)。可能發(fā)生的一種情況就是電源在碰撞中發(fā)生災(zāi)難性損失。在此情況下，安全氣囊控制模塊備用電源（通常是電容器）會(huì)優(yōu)先用于打開(kāi)安全氣囊，如果沒(méi)有剩余電量給記錄器，即使安全氣囊成功展開(kāi)，也不會(huì)有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

一旦安全氣囊展開(kāi)記錄寫入非易失性內(nèi)存，就不能刪除、修改或者由服務(wù)或事故調(diào)查人員清空。所有的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可用適當(dāng)?shù)淖R(shí)別軟件和接口硬件恢復(fù)。

EEPROM不適于汽車應(yīng)用，why？

與EEPROM和FLASH非易失性內(nèi)存相比，F(xiàn)RAM在行車記錄儀應(yīng)用上有三大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)——

· 對(duì)于那些有精確時(shí)間要求的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，F(xiàn)RAM會(huì)立即具備非易失性。這些應(yīng)用在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，最重要的數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)記錄器通常會(huì)面臨風(fēng)險(xiǎn)。

· FRAM擦寫周期為10E+14，而EEROM為10E+6，F(xiàn)LASH為10E+5，。因此，F(xiàn)RAM是數(shù)據(jù)記錄器的理想選擇，其數(shù)據(jù)可持續(xù)寫入。

· FRAM的讀寫操作功耗低，對(duì)于具有獨(dú)立有限電源如電池或電容的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，尤其具有高效性。

FRAM更能適應(yīng)外界溫度，這意味著工作溫度升高時(shí)，其擦寫周期和數(shù)據(jù)保留更能經(jīng)受考驗(yàn)。許多EEPROM耐溫為85°C，在耐溫要求為125°C的汽車應(yīng)用中，耐擦寫能力會(huì)降到10E + 5，因此不適于汽車應(yīng)用。

大多數(shù)現(xiàn)有的行車記錄儀解決方案是將連續(xù)數(shù)據(jù)記錄到RAM緩沖區(qū)，只有在事故期間觸發(fā)安全氣囊展開(kāi)算法時(shí)才轉(zhuǎn)移到非易失性內(nèi)存。因此，如果事故幾乎致命，安全氣囊沒(méi)有打開(kāi)，且電源缺失，碰撞數(shù)據(jù)將有可能不會(huì)保存到非易失性空間。這樣，行車記錄儀就沒(méi)有最后一刻的數(shù)據(jù)，將無(wú)法進(jìn)行事故還原。由于FRAM可以存儲(chǔ)最后一刻碰撞數(shù)據(jù)，且不需要任何外部電源，因而可以在這種情況下發(fā)揮關(guān)鍵作用。

FRAM的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)存儲(chǔ)器相比，富士通FRAM在汽車應(yīng)用方面的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：

· 非易失性

- 即使沒(méi)有上電，也可以保存所存儲(chǔ)的信息。

- 與SRAM相比，無(wú)需后備電池（環(huán)保產(chǎn)品）

· 更高速度寫入

- 像SRAM一樣，可覆蓋寫入

- 不要求改寫命令

- 對(duì)于擦/寫操作，無(wú)等待時(shí)間

- 寫入循環(huán)時(shí)間 =讀取循環(huán)時(shí)間

- 寫入時(shí)間： E2PROM的1/30，000

· 具有更高的讀寫耐久性

- 確保最大1012次循環(huán)（100萬(wàn)億循環(huán)）/位的耐久力

- 耐久性：超過(guò)100萬(wàn)次的 E2PROM

· 具有更低的功耗

- 不要求采用充電泵電路

- 功耗：低于1/400的E2PROM

FRAM與其它存儲(chǔ)器產(chǎn)品特性PK

結(jié)論

相比于其他市場(chǎng)，汽車市場(chǎng)更為關(guān)注技術(shù)成熟度。EEPROM和Flash技術(shù)易于理解，且已在主要供應(yīng)商建立了質(zhì)量控制基礎(chǔ)設(shè)施。通常，面對(duì)新引入的技術(shù)，人們總是遲遲不愿采納，技術(shù)人員必須在對(duì)其可靠性和可用性放心無(wú)憂后才愿意采取行動(dòng)。目前，F(xiàn)RAM在汽車行業(yè)的銷售數(shù)量已超過(guò)5億臺(tái)，技術(shù)已相當(dāng)成熟，汽車行業(yè)的客戶完全可以對(duì)此放心無(wú)憂。