关于汽车安全气囊的作用和应用介绍图片_关于汽车安全气囊的作用和应用介绍

未来几年，汽车安全系统会变得更加复杂。本文将讨论在这些系统中使用F-RAM非易失性存储技术的主要技术优势。

铁电RAM(F-RAM)存储器应用广泛，包括工业控制系统、工业自动化、关键任务应用和汽车系统。未来几年，汽车安全系统会变得更加复杂。这种趋势的一个主要驱动力是预期的监管措施，这些措施将对汽车安全气囊和稳定性控制系统的分布率和成熟度产生影响。本文讨论了在这些系统中使用F-RAM非易失性存储技术的主要技术优势。

“安全气囊系统”正在经历两大变化。首先，所有新的安全气囊都配备了一个智能传感器，可以检测车内是否有乘客。每次安全气囊意外弹出，都会导致极高的更换成本和相应的维修、人工、零部件成本。能够持续监测乘客重量和存在的智能传感器可以为安全气囊的运行增加一种“可变性”，从而不仅可以避免安全气囊的意外触发对乘客造成伤害，还可以在发生严重碰撞时为乘客提供保护。

其次，“安全气囊系统”在事故发生前将“实际信息或数据”收集到行车记录仪(EDR)中。这对以后的诉讼或者保险理赔都有很大的价值。EDR功能通常内置在安全气囊电子控制单元(ECU)中。这是一个自然的组合，因为EDR不需要像飞机黑匣子那样高的容差，气囊控制器是接收各种重要传感器输入的主要设备。此外，车内没有安装独立EDR的空间。

这两个要求导致我们需要具有高读写次数和快速存取速度的非易失性存储器。对于“智能”安全气囊，设计师希望在碰撞过程中部署弹性可变的安全气囊。存储要求是：经常记录乘客的座位位置、重量和现有/实际位置。在维护历史方面，内存有足够的空间存储最近15-20秒的信息。因为一辆普通的车一般能跑30年以上，所以这种存储器要有很快的写入速度，瞬间非易失性和极高的读写次数。

F-RAM是一种非常适合这些要求的存储技术。像其他技术一样，它也提供非易失性存储功能。F-RAM的主要优点是极高的可写次数和写入速度。借助F-RAM，系统将能够以全总线速度连续存储数据，并且不需要额外的技术(如内存、开销或损耗平衡)来管理内存的读写次数。这是因为F-RAM是非易失性的，无需额外的准备时间就可以存储信息。其可写次数高达1014次。与此相比，大部分EEPROM和flash存储器的遗憾次数都不到106次。

气囊设计

图1:气囊设计

考虑到安全性和极高的更换成本，汽车制造商增加了各种用于记录乘客位置的传感器，包括用于启动安全气囊子系统的乘客压力传感器和一系列用于提高安全气囊系统有效性的位置传感器。位置数据需要经常更新，并且必须精确存储，即使在系统部署时也是如此。在非易失性存储器中连续记录和存储位置数据的要求使得具有高性能、低功耗和高读写次数的F-RAM成为理想的选择。

图2:高级非易失性存储器的比较

与浮栅技术的优点相比

图3:安全气囊系统的典型框图。

随着汽车设计要求的日益复杂，浮栅技术的局限性也日益明显。例如，浮栅存储器的编程过程需要几微秒，这对于安全关键的应用来说是很长的时间。如果在碰撞过程中突然断电，浮栅存储器中只能存储很少的信息。

编程过程还会损伤绝缘层，所以这种存储器可以写入的次数是有限的，只有10万到100万次。例如，在乘客携带的传感器中，数据更新量远远高于这个限制。假设典型的需求是数据每秒更新一次，那么不到12天，浮栅内存就会耗尽。断电时将数据缓冲到RAM并写入浮栅存储器会给EDR带来数据速度问题，因此不可行。

在智能安全气囊系统中，不仅需要存储碰撞过程中的数据，还需要存储事故发生前的数据。理想的解决方案是使用滚动日志来存储碰撞前的数据，但实践证明，这种方法不适合浮栅存储器，因为它们的写入次数是有限的。因为安全气囊模块配备有大电容器，并且它们存储足够的电能来启动安全气囊，所以在碰撞后可能仍然有足够的剩余电能来支持从缓冲器写入数据。但是它可以写入的数据量和存储写入速度取决于可用的功率。典型的2k字节浮栅存储器可以每5ms写入大约4个字节，因此写入整个浮栅存储器可能需要一秒以上。

图4:非易失性数据缓冲器

Cypress F-RAM的可写时间与EEPROM和flash存储器的可写时间。

F-RAM可以用作数据缓冲区，因为它的可写次数非常多。MCU可以在运行时连续将事件直接写入F-RAM。因为F-RAM是一种固有的非易失性存储器，断电后可以保存数据。因此，即使切断主电源，最后一分钟的数据也不会被破坏。由于数据直接写入F-RAM，因此没有必要将最后一分钟的数据从SRAM传输到EEPROM或flash存储器等非易失性存储空间。F-RAM不需要系统备用电源来保存最后一分钟的碰撞数据。

无写入延迟

为了捕捉所有细节，有些事件需要每秒记录100到1000次。这给现有的基于EEPROM或flash存储器的记录器带来了挑战。EEPROM逐页存储数据，在将两页写入EEPROM之间需要几微秒的存储延迟，因此限制了数据记录能力。无延迟写入F-RAM允许系统设计人员以系统总线的速度捕获和写入实时数据。

快速写入和低功耗

图5:Cypress F-RAM与EEPROM和flash存储器的写功耗。

凭借同类产品中最佳的非易失性写入速度，高速串行SPI和I2C接口和/或F-RAM中的高速并行访问使控制器能够更快地将数据写入F-RAM。另外，低功耗F-RAM只需要其他非易失性存储技术所需要的总功耗的一小部分。

高可靠性

EDR的数据可靠性对于实现准确性、容差、数据检索和关键耐久性目标非常重要。因为这个存储空间是用来存储重要的传感器数据的，所以高可靠性和数据完整性对于汽车应用来说是必不可少的。

图6:EDR的数据可靠性对于实现准确性、容差、数据检索和关键耐久性非常重要。

高可靠性

相比其他类型的应用，汽车市场更注重技术成熟度。EEPROM和闪存技术众所周知，主要供应商都有成熟的质量控制系统。因为技术社区必须熟悉一项技术的可靠性和可用性，所以引入新技术自然会让人犹豫。F-RAM在汽车环境(包括极端温度125C的发动机罩中的应用)的出货量已经达到了5亿多片，可以说已经足够成熟，汽车客户可以高枕无忧了。

与flash存储器、EEPROM、电池供电的SRAM等类似技术相比，F-RAM可以降低系统成本，提高系统效率，降低复杂度，大大降低功耗。

标签：数据存储器系统

数据