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将FRAM存储器芯片集成到汽车EDR设计中

原创 嵌入式/内核开发 作者:宇芯电子 时间:2020-08-12 16:52:08 0 删除 编辑

本篇文章宇芯电子主要介绍用 FRAM 替换闪存或EEPROM的情况,以及如果将FRAM器件成功集成到新的汽车EDR设计中将需要满足的要求。
 
EDR要求:高速和高可靠性
车辆EDR的基本功能要求是捕获所有指定的数据输入,从可见光和红外摄像头,雷达和LiDAR传感器等传感设备以及油门,制动踏板和方向盘等输入设备捕获。它应该在安全事件(例如与另一辆车发生碰撞)之前和期间捕获这些输入,从而使事故调查人员在发生事故之前能全面了解车辆的运动情况。这种数据捕获功能需要具有故障安全性,以确保在任何情况下都可以存储数据,包括车辆电源系统故障。数据存储功能还应该能够承受对其他车辆子系统甚至EDR本身的机械损坏。
 
传统EDR设计中的不良解决方法
为了满足EDR操作的严格规范,迄今为止,汽车制造商已选择采用基于熟悉的非易失性存储技术的架构,该架构可提供非常低的单位成本:EEPROM或闪存。但是,这两种技术在操作方式上都有许多弊端:对于EDR,最重要的是它们的写入速度非常慢,并且耐久性(在磨损之前可以执行的编程/擦除周期数)很低。这意味着需要通过各种变通办法来支持基于EEPROM或闪存的EDR实现,这些变通办法涉及在主机片上系统(SoC)或微控制器中运行的其他组件和复杂软件。
 
这些解决方法通常包括:
 
SRAM 或DRAM缓冲区。这些易失性存储器技术提供了比闪存或EEPROM快得多的写入速度,因此它们缩小了SoC处的传感器数据处理与其在非易失性存储器中的存储之间的时间间隔。
•电容器提供紧急备用电源,以为缓冲存储器和闪存或EEPROM提供电源。这样可以避免发生崩溃时系统电源故障的风险。
•SoC中的损耗均衡软件。这些复杂算法的功能是将写操作的物理位置平均分布在EEPROM或闪存设备中的所有存储单元之间。
 
这些变通办法是非常不希望的。提供额外的组件会增加系统的物料清单(BOM)成本。额外的组件数量也增加了电路板组装的复杂性,增加了系统尺寸和重量。
 
当车辆的单个EDR位于引擎盖下方或仪表板后面时,这种额外的尺寸并不是无法克服的缺点。但是在新一代的自动驾驶汽车中,EDR可能安装在靠近传感器设备的地方,例如,在后视镜组件中或在摄像头附近的ADAS系统中。在这里,大小是非常令人关注的。
 
解决方法还增加了设计复杂性和设计风险。损耗均衡软件可以延长 EEPROM 或闪存设备的使用寿命,但是只能通过估算才能知道在车辆使用寿命中可能发生的编程/擦除周期数。因此,设计团队必须在过度指定的内存容量之间进行选择,以减少每兆字节可用容量的编程/擦除周期,但会增加BOM成本,或者针对成本进行优化,但存在内存过早损坏的风险。
 
类似的折衷适用于用作备用电源的电容器:它们的寿命有限,并且在高温下老化更快。同样,较低风险的选择是过度配置电容,以允许某些电容器单元过早失效,但这进一步增加了BOM预算和空间。

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