用于ADAS非易失性存储器的要求

汽车系统的设计变得越来越复杂，因为要不断的加入新的功能，如高级驾驶辅助，图形仪表，车身控制和车辆信息娱乐系统。为了确保可靠、安全的操作，每个子系统均需要使用特定的非易失性存储器，以便在复位操作和电源切换期间存储信息。非易失性存储器用于存储可执行代码或常量数据、校准数据、安全性能和防护安全相关信息等重要数据，以作将来检索用途。
  
举例ADAS系统来说，从特定的传感器采集并存储实时数据到非易失性存储器是非常重要的。同样地对于汽车娱乐系统，在系统掉电的同时能存储系统设置信息也是非常重要。GIS和信息娱乐系统都有高清图形显示不仅需要存储与读取启动程序还需要存储与读取非常大的配置从外部的非易失性存储器。
 
除了满足应用的需求，非易失性存储器还需确保足够的读写次数来记录至少20年数据。此外，为了达到汽车级认证和资格，所有子系统应采用符合AEC-Q100标准的存储器组件。同时功能性安全性能符合ISO26262标准是另外一个要求在这种高安全性要求的系统。
 
ADAS存储器要求
 
ADAS系统主要设计自动操作/自动调整/增强汽车系统以实现更安全、舒适的驾驶体验。安全性功能主要用于避免事故发生通过提醒驾驶员潜在的问题，或通过实施保护措施和接管控制汽车来避免碰撞。自适应功能包括可以自动照明、提供自适应巡航控制、自动刹车、结合GPS/交通警告、连接到智能手机、提醒驾驶者有其他车辆或者危险状况、保持司机在正确的车道行驶以及显示驾驶员的盲点。

   
图1为ADAS系统如何利用FRAM和NOR闪存的简化框图。外部NOR闪存通常用于存储启动代码。然而ADAS系统中的各种传感器通过CAN(控制器局域网)接口定期向MCU发送数据。MCU运行自适应算法，检查是否可能碰撞或已经发生碰撞。处理算法的运行时间变量和传感器的当前状态则存储在MCU的存储器中。
 
当算法检测到事故时，安全气囊控制模块即时启动备用电源并打开安全气囊，确保在事故期间断电也能部署应对。事故发生时的传感器状态也应立即存储到非易失性存储器以作数据记录。这些数据可以有效地帮助了解事故原因，促使汽车制造商生产更加先进的安全系统，同时辅助保险公司判断索赔是否有效。
 
行车记录仪(EDR)是用于记录事故发生前各个重要子系统数据的系统。可以安装在ADAS主控单元，或者安装在另一个接收重要传感器数据并与ADASMCU进行通信的MCU中。如今，工程师可以使用多核设备为EDR功能提供一个专用的完整CPU核，例如赛普拉斯的Traveo™汽车用微控制器。
 
EDR通过测量汽车前部压力传感器的撞击力、车速、发动机转速、转向输入、油门位置、制动状态、安全带状态(检测乘客)、轮胎气压、警告信号以及安全气囊打开状态，从而判断碰撞严重程度。并且在汽车碰撞前和碰撞期间记录以上数据。显然，微控制器不能等到事故发生才开始记录数据。因此，微控制器需要连续存储数据。所以，EDR需要一个具有几乎无限写次数的非易失性存储器。
 
FRAM存储器比ADAS的传统EEPROM拥有更多优势。无需写等待时，几乎可以实时存储重要数据(实际10us存储时间)，这一点对ADAS来说至关重要。EEPROM通常需要超过10毫秒的写等待时间，因此不适用于高安全性应用。FRAM同时具备无写延迟和高速时钟速度，非常适合需要快速写入大量数据的应用。使用SPI时，设计师可以自由决定FRAM的写入字节数。把一个或两个字节写入FRAM的随机位置时，写入周期约为1微秒。反观EEPROM或闪存，则需要5-10毫秒的写入周期。
 
与EEPROM或闪存不一样的是，FRAM无需页面缓冲区。在接收每个字节的第8位之后，FRAM立即写入每个数据字节。这意味着，系统存储器密度增长时，工程师不必担心页面缓冲区大小的变化。
 
就写入耐久性而言，FRAM可以支持100亿次写操作，远远超过EEPROM的100万次以及闪存的10万次。因此FRAM可以用作追踪数据记录器，可以不断写入数据。此外FRAM的写入和读取的消耗功率非常低(例如1Mhz时为300微安)，因此非常适用于事故引起断电时需要使用低功率备用电源或通过电容写入数据的ADAS。与其他非易失性存储器相比，FRAM的待机电流也低得多(通常为100微安)。


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