FRAM在汽車行駛記錄儀中的應用的優勢

作者Email: huazhou@huazhoucn.com

中國的汽車行駛記錄儀中的數據應該包括二個部分，一部分為汽車實時數據(存放汽車發生事故前后的數據)，另一部分為汽車歷史數據(存放汽車和司機的行駛狀況)。我個人認為汽車實時數據主要是用于分析事故發生的原因和事故的責任, 汽車歷史數據作為事故分析的參考依據和對汽車和司機的運行狀況考核，歷史數據是以當前汽車實時數據為依據。整個汽車行駛記錄儀記錄的是2個輸入量(如速度,剎車)的狀況，其他可以根據廠商的要求存儲7個開關量的數據(轉向燈,車門等)，比較高級的還會記錄發動機的溫度和其他的一些輸入量的狀況。由于行駛記錄儀的數據如此重要，所以對存儲器的要求很高。

存儲歷史數據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。最難的是汽車的實時數據的存儲器比較難選擇，因為實時數據比歷史數據更為重要，而且要求掉電后數據能保存(發生事故時,汽車系統可能會沒有電源)，為了實時數據的準確性，要求由于輸入量的檢測周期越短越好,據目前我們了解,國標要求最大0.2秒采集一次數據,以20秒為一個存儲單位, 實時數據需要存儲10次20秒的數據,也就是說在實時數據需要存儲200秒的數據,到了200后,將實時數據抽樣送入歷史記錄中,然后實時數據中的重新覆蓋,由此可見,在實時數據中的存儲器要求很高。

我個人認為此儲器要求: 1)掉電后數據需要保存; 2)擦寫數據多, 3)可靠高.

目前實現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的擦寫次數的限制,檢測的數據量不能實時寫入其中,只能存儲在SRAM中,當到一定的時間或檢測到掉電后在把數據寫入EEPROM和FLASH中,EEPROM存儲實時數據,Flash存儲歷史數據.此方案的特點:價格可能比較便宜,但是性能很不可靠,發生事故時可能整個系統都沒有電,當系統檢測到掉電時,再把SRAM的數據寫入EEPROM和FLASH中,已經沒有時間,而且汽車系統的環境比較復雜,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計.

二)NVRAM+電池管理

NVRAM有二種,一種為SRAM+電池型,另一種SRAM+EEPROM型,不管那一種首先價格比較貴,大家都知道,黑匣子是一個民用品(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,我們都知道NVRAM只能用3-5年,以后可能電池沒有了,所以用之存儲數據也不可靠.

如果NVRAM是SRAM+EEPROM型,由于此存儲器的原理是在工作時,MCU操作的是SRAM,在檢測到掉電后在把數據存儲到EEPROM中,這樣也存在發生事故時數據寫不進的危險.所以數據存儲也不是很可靠.

在了解第三種方案之前我們先了解FRAM的基本特點:

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

1.擦寫次數多,至少達到1000億次.
2.速度快,沒有寫等待時間.
3.功耗低,讀寫電流150Ua,靜態電流小于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,又有Flash和EEPROM的特點,掉電后數據能保存,同時多功能的FRAM還有電源管理功能.所以用FRAM首先可以簡化系統的電路,減低系統的成本.另外由于FRAM的特點,提高系統的可靠性.

目前歐美和韓國等一些汽車工業發達國家的汽車黑匣子都是用FRAM做他們的存儲器.