汽車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越復(fù)雜，因?yàn)橐粩嗟募尤胄碌墓δ?，如高?jí)駕駛輔助，圖形儀表，車身控制和車輛信息娛樂(lè)系統(tǒng)。為了確?？煽?、安全的操作，每個(gè)子系統(tǒng)均需要使用特定的非易失性存儲(chǔ)器，以便在復(fù)位操作和電源切換期間存儲(chǔ)信息。非易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)可執(zhí)行代碼或常量數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、安全性能和防護(hù)安全相關(guān)信息等重要數(shù)據(jù)，以作將來(lái)檢索用途。
  
舉例ADAS系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，從特定的傳感器采集并存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到非易失性存儲(chǔ)器是非常重要的。同樣地對(duì)于汽車娛樂(lè)系統(tǒng)，在系統(tǒng)掉電的同時(shí)能存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置信息也是非常重要。GIS和信息娛樂(lè)系統(tǒng)都有高清圖形顯示不僅需要存儲(chǔ)與讀取啟動(dòng)程序還需要存儲(chǔ)與讀取非常大的配置從外部的非易失性存儲(chǔ)器。
 
除了滿足應(yīng)用的需求，非易失性存儲(chǔ)器還需確保足夠的讀寫次數(shù)來(lái)記錄至少20年數(shù)據(jù)。此外，為了達(dá)到汽車級(jí)認(rèn)證和資格，所有子系統(tǒng)應(yīng)采用符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器組件。同時(shí)功能性安全性能符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)是另外一個(gè)要求在這種高安全性要求的系統(tǒng)。
 
ADAS存儲(chǔ)器要求
 
ADAS系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)自動(dòng)操作/自動(dòng)調(diào)整/增強(qiáng)汽車系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)更安全、舒適的駕駛體驗(yàn)。安全性功能主要用于避免事故發(fā)生通過(guò)提醒駕駛員潛在的問(wèn)題，或通過(guò)實(shí)施保護(hù)措施和接管控制汽車來(lái)避免碰撞。自適應(yīng)功能包括可以自動(dòng)照明、提供自適應(yīng)巡航控制、自動(dòng)剎車、結(jié)合GPS/交通警告、連接到智能手機(jī)、提醒駕駛者有其他車輛或者危險(xiǎn)狀況、保持司機(jī)在正確的車道行駛以及顯示駕駛員的盲點(diǎn)。

   
圖1為ADAS系統(tǒng)如何利用FRAM和NOR閃存的簡(jiǎn)化框圖。外部NOR閃存通常用于存儲(chǔ)啟動(dòng)代碼。然而ADAS系統(tǒng)中的各種傳感器通過(guò)CAN(控制器局域網(wǎng))接口定期向MCU發(fā)送數(shù)據(jù)。MCU運(yùn)行自適應(yīng)算法，檢查是否可能碰撞或已經(jīng)發(fā)生碰撞。處理算法的運(yùn)行時(shí)間變量和傳感器的當(dāng)前狀態(tài)則存儲(chǔ)在MCU的存儲(chǔ)器中。
 
當(dāng)算法檢測(cè)到事故時(shí)，安全氣囊控制模塊即時(shí)啟動(dòng)備用電源并打開安全氣囊，確保在事故期間斷電也能部署應(yīng)對(duì)。事故發(fā)生時(shí)的傳感器狀態(tài)也應(yīng)立即存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器以作數(shù)據(jù)記錄。這些數(shù)據(jù)可以有效地幫助了解事故原因，促使汽車制造商生產(chǎn)更加先進(jìn)的安全系統(tǒng)，同時(shí)輔助保險(xiǎn)公司判斷索賠是否有效。
 
行車記錄儀(EDR)是用于記錄事故發(fā)生前各個(gè)重要子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)?？梢园惭b在ADAS主控單元，或者安裝在另一個(gè)接收重要傳感器數(shù)據(jù)并與ADASMCU進(jìn)行通信的MCU中。如今，工程師可以使用多核設(shè)備為EDR功能提供一個(gè)專用的完整CPU核，例如賽普拉斯的Traveo™汽車用微控制器。
 
EDR通過(guò)測(cè)量汽車前部壓力傳感器的撞擊力、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向輸入、油門位置、制動(dòng)狀態(tài)、安全帶狀態(tài)(檢測(cè)乘客)、輪胎氣壓、警告信號(hào)以及安全氣囊打開狀態(tài)，從而判斷碰撞嚴(yán)重程度。并且在汽車碰撞前和碰撞期間記錄以上數(shù)據(jù)。顯然，微控制器不能等到事故發(fā)生才開始記錄數(shù)據(jù)。因此，微控制器需要連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所以，EDR需要一個(gè)具有幾乎無(wú)限寫次數(shù)的非易失性存儲(chǔ)器。
 
FRAM存儲(chǔ)器比ADAS的傳統(tǒng)EEPROM擁有更多優(yōu)勢(shì)。無(wú)需寫等待時(shí)，幾乎可以實(shí)時(shí)存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)(實(shí)際10us存儲(chǔ)時(shí)間)，這一點(diǎn)對(duì)ADAS來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。EEPROM通常需要超過(guò)10毫秒的寫等待時(shí)間，因此不適用于高安全性應(yīng)用。FRAM同時(shí)具備無(wú)寫延遲和高速時(shí)鐘速度，非常適合需要快速寫入大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。使用SPI時(shí)，設(shè)計(jì)師可以自由決定FRAM的寫入字節(jié)數(shù)。把一個(gè)或兩個(gè)字節(jié)寫入FRAM的隨機(jī)位置時(shí)，寫入周期約為1微秒。反觀EEPROM或閃存，則需要5-10毫秒的寫入周期。
 
與EEPROM或閃存不一樣的是，F(xiàn)RAM無(wú)需頁(yè)面緩沖區(qū)。在接收每個(gè)字節(jié)的第8位之后，F(xiàn)RAM立即寫入每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。這意味著，系統(tǒng)存儲(chǔ)器密度增長(zhǎng)時(shí)，工程師不必?fù)?dān)心頁(yè)面緩沖區(qū)大小的變化。
 
就寫入耐久性而言，F(xiàn)RAM可以支持100億次寫操作，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)EEPROM的100萬(wàn)次以及閃存的10萬(wàn)次。因此FRAM可以用作追蹤數(shù)據(jù)記錄器，可以不斷寫入數(shù)據(jù)。此外FRAM的寫入和讀取的消耗功率非常低(例如1Mhz時(shí)為300微安)，因此非常適用于事故引起斷電時(shí)需要使用低功率備用電源或通過(guò)電容寫入數(shù)據(jù)的ADAS。與其他非易失性存儲(chǔ)器相比，F(xiàn)RAM的待機(jī)電流也低得多(通常為100微安)。


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