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行车记录仪的黑匣子功能如何确保存储安全?

2019-07-10 09:56:00

近年来，行车记录仪因为各种碰瓷事件报道刺激而获得市场爆发式增长。事实上，还有一种行车记录仪一直在汽车中默默工作——汽车事故数据记录器。而今天，我们不妨聊聊这些记录行车参数相关的关键数据存储话题。

FRAM(铁电存储器)作为一种可信、可靠的非易失性内存技术，早已经广泛应用于计量、RFID、医疗电子、工业、汽车电子等各个领域。而在大多数汽车子系统中，其主要用于非易失性数据记录，如智能安全气囊、稳定控制、动力传动机构、仪表盘仪表、电池管理、发动机控制和娱乐信息节目应用。

目前，富士通FRAM通过了AEC-Q100认证，具有高性能和高可靠性，适用于3级（-40℃ ~+85℃）和1级（-40℃ ~ +125℃）汽车应用。高可靠性以及几乎无限次(100万亿)写周期，使其成为新一代汽车应用——高燃油效率、增强的安全特性、高端自动化及控制的最佳选择之一。

行车参数实时记录，这些数据很关键

行车记录仪在某种程度上类似于飞机和火车中的数据记录器，也被称为汽车“黑匣子”或“碰撞记录器”，最初是用于获取和记录汽车单元内不同控制模块的数据，并利用获取的数据进行分析，以提高未来设计中安全气囊的性能。获取的数据包括碰撞严重程度，通过测量冲击力、车辆速度、引擎转速、转向输入、油门位置、制动状态、安全带状态、轮胎气压、警告信号及安全气囊展开的记录来获取。

当事故发生时，来自不同位置的多个传感器的诊断信息会发送到行车记录仪，便于行车记录仪内的控制器芯片进行数据解析和起动相应的控制行动。碰撞检测算法会根据传感器输入的数据确定是否打开安全气囊。碰撞传感使用的预测算法以各种冲击条件对应的校准值为基础。此预测算法通常必须在冲击发生后50毫秒内确定是否打开安全气囊。下图为典型的行车记录仪框图。

行车记录仪要求以粒度记录数据，这是因为事故重建通常需要每5~8毫秒捕获的数据样本，以呈现并还原事故现场。在从各个传感器采集到的数据被新的数据覆盖前，需要存储并保留在循环缓冲区内至少5到10秒。当安全气囊传感系统算法诊断冲击时，缓冲区刷新会暂停，安全气囊展开并启动。安全气囊展开时，司机安全带开关状态、乘客安全气囊开关状态、警告灯状态及展开时间会被临时捕获并存储在RAM内。用来确定是否展开安全气囊的关键参数值也捕捉到RAM中。执行算法后150ms，RAM中存储的数据会转移到非易失性内存。使用EEPROM时，需要大约700毫秒，以记录所有信息。

为防止重要数据丢失并确保数据安全地存储在EEPROM中，安全气囊控制模块必须确保备用电源可持续供应700 ms，以便完整地记录信息。未能提供要求的备用电源时，可能会从数据记录器或EDR中恢复不到任何数据。可能发生的一种情况就是电源在碰撞中发生灾难性损失。在此情况下，安全气囊控制模块备用电源（通常是电容器）会优先用于打开安全气囊，如果没有剩余电量给记录器，即使安全气囊成功展开，也不会有数据存储。

一旦安全气囊展开记录写入非易失性内存，就不能删除、修改或者由服务或事故调查人员清空。所有的存储数据可用适当的识别软件和接口硬件恢复。

安全关键数据存储，FRAM成新选择

与EEPROM和FLASH非易失性内存相比，FRAM在行车记录仪应用上有三大关键优势——

对于那些有精确时间要求的应用来说，FRAM会立即具备非易失性。这些应用在系统发生故障时，最重要的数据，如数据记录器通常会面临风险。

FRAM擦写周期为10E+14，而EEROM为10E+6，FLASH为10E+5，。因此，FRAM是数据记录器的理想选择，其数据可持续写入。

FRAM的读写操作功耗低，对于具有独立有限电源如电池或电容的应用来说，尤其具有高效性。

FRAM更能适应外界温度，这意味着工作温度升高时，其擦写周期和数据保留更能经受考验。许多EEPROM耐温为85°C，在耐温要求为125°C的汽车应用中，耐擦写能力会降到10E + 5，因此不适于汽车应用。大多数现有的行车记录仪解决方案是将连续数据记录到RAM缓冲区，只有在事故期间触发安全气囊展开算法时才转移到非易失性内存。因此，如果事故几乎致命，安全气囊没有打开，且电源缺失，碰撞数据将有可能不会保存到非易失性空间。这样，行车记录仪就没有最后一刻的数据，将无法进行事故还原。由于FRAM可以存储最后一刻碰撞数据，且不需要任何外部电源，因而可以在这种情况下发挥关键作用。

富士通FRAM的关键优势

与传统存储器相比，富士通FRAM在汽车应用方面的关键优势：

非易失性

即使没有上电，也可以保存所存储的信息。

与SRAM相比，无需后备电池（环保产品）

更高速度写入

像SRAM一样，可覆盖写入

不要求改写命令

对于擦/写操作，无等待时间

写入循环时间 =读取循环时间

写入时间：E2PROM的1/30,000

具有更高的读写耐久性

确保最大1012次循环（100万亿循环）/位的耐久力

耐久性：超过100万次的 E2PROM

具有更低的功耗

不要求采用充电泵电路

功耗：低于1/400的E2PROM

富士通FRAM与其它存储器产品特性PK

结论

相比于其他市场，汽车市场更为关注技术成熟度。EEPROM和Flash技术易于理解，且已在主要供应商建立了质量控制基础设施。通常，面对新引入的技术，人们总是迟迟不愿采纳，技术人员必须在对其可靠性和可用性放心无忧后才愿意采取行动。目前，FRAM在汽车行业的销售数量已超过5亿台，技术已相当成熟，汽车行业的客户完全可以对此放心无忧。而富士通电子作为在FRAM领域拥有20年的量产经验，出货量累计达到惊人的37亿颗的供应商，拥有不可撼动的领导地位。近年来，富士通电子陆续推出更低功耗、或者车规级的FRAM产品，适应汽车电子等行业发展。

数据存储确保参数黑匣子