FRAM在汽車行駛記錄儀中的應(yīng)用的優(yōu)勢

作者Email: huazhou@huazhoucn.com

    中國的汽車行駛記錄儀中的數(shù)據(jù)應(yīng)該包括二個(gè)部分，一部分為汽車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(存放汽車發(fā)生事故前后的數(shù)據(jù))，另一部分為汽車歷史數(shù)據(jù)(存放汽車和司機(jī)的行駛狀況)。我個(gè)人認(rèn)為汽車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要是用于分析事故發(fā)生的原因和事故的責(zé)任, 汽車歷史數(shù)據(jù)作為事故分析的參考依據(jù)和對汽車和司機(jī)的運(yùn)行狀況考核，歷史數(shù)據(jù)是以當(dāng)前汽車實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為依據(jù)。整個(gè)汽車行駛記錄儀記錄的是2個(gè)輸入量(如速度,剎車)的狀況，其他可以根據(jù)廠商的要求存儲7個(gè)開關(guān)量的數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)向燈,車門等)，比較高級的還會記錄發(fā)動機(jī)的溫度和其他的一些輸入量的狀況。由于行駛記錄儀的數(shù)據(jù)如此重要，所以對存儲器的要求很高。

    存儲歷史數(shù)據(jù)的存儲器大家都比較容易選擇，目前大容量的Flash和U盤，很多廠商都能提供。最難的是汽車的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲器比較難選擇，因?yàn)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)比歷史數(shù)據(jù)更為重要，而且要求掉電后數(shù)據(jù)能保存(發(fā)生事故時(shí),汽車系統(tǒng)可能會沒有電源)，為了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，要求由于輸入量的檢測周期越短越好,據(jù)目前我們了解,國標(biāo)要求最大0.2秒采集一次數(shù)據(jù),以20秒為一個(gè)存儲單位, 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要存儲10次20秒的數(shù)據(jù),也就是說在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)需要存儲200秒的數(shù)據(jù),到了200后,將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)抽樣送入歷史記錄中,然后實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的重新覆蓋,由此可見,在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的存儲器要求很高。

    我個(gè)人認(rèn)為此儲器要求: 1)掉電后數(shù)據(jù)需要保存; 2)擦寫數(shù)據(jù)多, 3)可靠高.

    目前實(shí)現(xiàn)這種要求的方式有以下幾種

    1) SRAM+電池+電源管理IC +EEPROM 
    2) NVRAM 
    3) FRAM

    下面是幾種方案的性能比較:

    一 SRAM+電池+電源管理IC+EEPROM

    由于EEPROM和FLASH的擦寫次數(shù)的限制,檢測的數(shù)據(jù)量不能實(shí)時(shí)寫入其中,只能存儲在SRAM中,當(dāng)?shù)揭欢ǖ臅r(shí)間或檢測到掉電后在把數(shù)據(jù)寫入EEPROM和FLASH中,EEPROM存儲實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),Flash存儲歷史數(shù)據(jù).此方案的特點(diǎn):價(jià)格可能比較便宜,但是性能很不可靠,發(fā)生事故時(shí)可能整個(gè)系統(tǒng)都沒有電,當(dāng)系統(tǒng)檢測到掉電時(shí),再把SRAM的數(shù)據(jù)寫入EEPROM和FLASH中,已經(jīng)沒有時(shí)間,而且汽車系統(tǒng)的環(huán)境比較復(fù)雜,我們都知道SRAM+電池的存儲方式很不可靠.所以目前很少有工程師這樣設(shè)計(jì).

    二)NVRAM+電池管理

    NVRAM有二種,一種為SRAM+電池型,另一種SRAM+EEPROM型,不管那一種首先價(jià)格比較貴,大家都知道,黑匣子是一個(gè)民用品(3.5噸以上的貨車和9人以上的私家車都需要裝黑匣子),如果價(jià)格高,不利于推廣.
另外在性能方面,如果NVRAM是SRAM+電池型,有電池用完的危險(xiǎn),我們都知道NVRAM只能用3-5年,以后可能電池沒有了,所以用之存儲數(shù)據(jù)也不可靠.

    如果NVRAM是SRAM+EEPROM型,由于此存儲器的原理是在工作時(shí),MCU操作的是SRAM,在檢測到掉電后在把數(shù)據(jù)存儲到EEPROM中,這樣也存在發(fā)生事故時(shí)數(shù)據(jù)寫不進(jìn)的危險(xiǎn).所以數(shù)據(jù)存儲也不是很可靠.

    在了解第三種方案之前我們先了解FRAM的基本特點(diǎn):

    美國Ramtron公司鐵電存貯器（FRAM）的核心技術(shù)是鐵電晶體材料．這一特殊材料使得鐵電存貯產(chǎn)品同時(shí)擁有隨機(jī)存取記憶體(RAM) 和非易失性存貯產(chǎn)品的特性．產(chǎn)品的主要特點(diǎn):

    1. 擦寫次數(shù)多,至少達(dá)到1000億次.
    2. 速度快,沒有寫等待時(shí)間.
    3. 功耗低,讀寫電流150Ua,靜態(tài)電流小于1Ua
    4. 讀寫無限次,在超過1000億次后,FRAM還可以做SRAM使用
    5. 接口方式與IIC的EEPROM完全兼容,與并口SRAM兼容,與普通SPI接口的EEPROM兼容

    三)FRAM的存儲方式

    由于FRAM有SRAM的速度和次數(shù),又有Flash和EEPROM的特點(diǎn),掉電后數(shù)據(jù)能保存,同時(shí)多功能的FRAM還有電源管理功能.所以用FRAM首先可以簡化系統(tǒng)的電路,減低系統(tǒng)的成本.另外由于FRAM的特點(diǎn),提高系統(tǒng)的可靠性.

    目前歐美和韓國等一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車黑匣子都是用FRAM做他們的存儲器.