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與碰瓷無關(guān)，行車記錄儀的黑匣子功能如何確保存儲安全？
2019-07-09 23:56:19· 來源：富士通電子
近年來，行車記錄儀因?yàn)楦鞣N碰瓷事件報(bào)道刺激而獲得市場爆發(fā)式增長。事實(shí)上，還有一種行車記錄儀一直在汽車中默默工作汽車事故數(shù)據(jù)記錄器。而今天，我們不妨聊聊
近年來，行車記錄儀因?yàn)楦鞣N碰瓷事件報(bào)道刺激而獲得市場爆發(fā)式增長。事實(shí)上，還有一種行車記錄儀一直在汽車中默默工作——汽車事故數(shù)據(jù)記錄器。而今天，我們不妨聊聊這些記錄行車參數(shù)相關(guān)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲話題。
FRAM(鐵電存儲器)作為一種可信、可靠的非易失性內(nèi)存技術(shù)，早已經(jīng)廣泛應(yīng)用于計(jì)量、RFID、醫(yī)療電子、工業(yè)、汽車電子等各個(gè)領(lǐng)域。而在大多數(shù)汽車子系統(tǒng)中，其主要用于非易失性數(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)控制和娛樂信息節(jié)目應(yīng)用。
目前，富士通FRAM通過了AEC-Q100認(rèn)證，具有高性能和高可靠性，適用于3級（-40℃ ~+85℃）和1級 （-40℃ ~ +125℃）汽車應(yīng)用。高可靠性以及幾乎無限次(100萬億)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。
行車參數(shù)實(shí)時(shí)記錄，這些數(shù)據(jù)很關(guān)鍵
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，通過測量沖擊力、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、警告信號及安全氣囊展開的記錄來獲取。
當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，來自不同位置的多個(gè)傳感器的診斷信息會發(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)。碰撞檢測算法會根據(jù)傳感器輸入的數(shù)據(jù)確定是否打開安全氣囊。碰撞傳感使用的預(yù)測算法以各種沖擊條件對應(yīng)的校準(zhǔn)值為基礎(chǔ)。此預(yù)測算法通常必須在沖擊發(fā)生后50毫秒內(nèi)確定是否打開安全氣囊。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。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)刷新會暫停，安全氣囊展開并啟動(dòng)。安全氣囊展開時(shí)，司機(jī)安全帶開關(guān)狀態(tài)、乘客安全氣囊開關(guān)狀態(tài)、警告燈狀態(tài)及展開時(shí)間會被臨時(shí)捕獲并存儲在RAM內(nèi)。用來確定是否展開安全氣囊的關(guān)鍵參數(shù)值也捕捉到RAM中。執(zhí)行算法后150ms，RAM中存儲的數(shù)據(jù)會轉(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）會優(yōu)先用于打開安全氣囊，如果沒有剩余電量給記錄器，即使安全氣囊成功展開，也不會有數(shù)據(jù)存儲。
一旦安全氣囊展開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。所有的存儲數(shù)據(jù)可用適當(dāng)?shù)淖R別軟件和接口硬件恢復(fù)。
安全關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲，F(xiàn)RAM成新選擇
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——
- 對于那些有精確時(shí)間要求的應(yīng)用來說，F(xiàn)RAM會立即具備非易失性。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，對于具有獨(dú)立有限電源如電池或電容的應(yīng)用來說，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，安全氣囊沒有打開，且電源缺失，碰撞數(shù)據(jù)將有可能不會保存到非易失性空間。這樣，行車記錄儀就沒有最后一刻的數(shù)據(jù)，將無法進(jìn)行事故還原。由于FRAM可以存儲最后一刻碰撞數(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。
富士通FRAM的關(guān)鍵優(yōu)勢
與傳統(tǒng)存儲器相比，富士通FRAM在汽車應(yīng)用方面的關(guān)鍵優(yōu)勢：
- 非易失性
即使沒有上電，也可以保存所存儲的信息。
與SRAM相比，無需后備電池（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
對于擦/寫操作，無等待時(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)（100萬億循環(huán)）/位的耐久力
耐久性：超過100萬次的 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
富士通FRAM與其它存儲器產(chǎn)品特性PK
結(jié)論
相比于其他市場，汽車市場更為關(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)人員必須在對其可靠性和可用性放心無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5億臺，技術(shù)已相當(dāng)成熟，汽車行業(yè)的客戶完全可以對此放心無憂。而富士通電子作為在FRAM領(lǐng)域擁有20年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，出貨量累計(jì)達(dá)到驚人的37億顆的供應(yīng)商，擁有不可撼動(dòng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。近年來，富士通電子陸續(xù)推出更低功耗、或者車規(guī)級的FRAM產(chǎn)品，適應(yīng)汽車電子等行業(yè)發(fā)展。
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