轿车体系的规划变得越来越杂乱，由于要不断的参加新的功用，如高档驾驭辅佐，图形外表，车身操控和车辆信息文娱体系。为了保证牢靠、安全的操作，每个子体系均需求运用特定的非易失性存储器，以便在复位操作和电源切换期间存储信息。非易失性存储器用于存储可履行代码或常量数据、校准数据、安全功用和防护安全相关信息等重要数据，以作将来检索用处。
现在市场上首要包括这几种不同类型的非易失性存储器，如NOR 闪存、NAND 闪存、EEPROM(可擦除的可编程只读存储器)、FRAM(铁电存储器)，MRAM(磁性 RAM)和 NVSRAM(非易失性静态存储器)等。每种类型存储器在不同功用指标下具有各自的优势和下风：存储器密度、读写带宽、接口频率、耐久性、数据保存、不同电源方式下的电流耗费(开机、待机/睡觉、休眠)、准备时刻、对外部电磁搅扰的敏感度等。
为了了解最新轿车体系对非易失性存储器的真实需求，工程师需求考虑现实生活中的运用实例：
发动轿车后，驾驭员是否乐意花几分钟等候外表盘、里程表以及燃油量图形都正常显现?
驾驭员调理了座椅方位、方向盘方位、温度设置以及收音机频道，但由于某些原因不得不立刻关掉发动机。假如上述子体系未能保存轿车熄火前的设置，那么驾驭员需求从头再来一遍，岂不是十分费事?
虽然轿车装置了 ADAS 安全体系，但作为一辆交通工具，事端仍有或许产生。你能否向稳妥调研团队供给所需的数据，例如事端产生前几秒不同传感器的情况?
举例ADAS体系来说，从特定的传感器搜集并存储实时数据到非易失性存储器是十分重要的。同样地关于轿车文娱体系，在体系掉电的一起能存储体系设置信息也是十分重要。GIS和信息文娱体系都有高清图形显现不只需求存储与读取发动程序还需求存储与读取十分大的装备从外部的非易失性存储器。
除了满意运用的需求，非易失性存储器还需保证满意的读写次数来记载至少 20 年数据。此外，为了到达轿车级认证和资历，一切子体系应选用契合 AEC-Q100 规范的存储器组件。一起，功用性安全功用契合ISO 26262规范是别的一个要求在这种高安全性要求的体系。
ADAS 存储器要求
ADAS 体系首要规划主动操作/主动调整/增强轿车体系以完成更安全、舒适的驾驭体会。安全性功用首要用于避免事端产生经过提示驾驭员潜在的问题，或经过施行维护措施和接纳操控轿车来避免磕碰。自适应功用包括可以主动照明、供给自适应巡航操控、主动刹车、结合 GPS/交通正告、衔接到智能手机、提示驾驭者有其他车辆或许风险情况、坚持司机在正确的车道行进以及显现驾驭员的盲点。
图 1. ADAS 体系框图(来历：赛普拉斯)
图 1 为 ADAS 体系怎么运用 FRAM 和 NOR 闪存的简化框图。外部 NOR 闪存一般用于存储发动代码。但是，ADAS 体系中的各种传感器经过 CAN(操控器局域网)接口定时向 MCU 发送数据。MCU 运转自适应算法，检查是否或许磕碰或现已产生磕碰。处理算法的运转时刻变量和传感器的当时情况则存储在 MCU 的存储器中。
当算法检测到事端时，安全气囊操控模块即时发动备用电源并翻开安全气囊，保证在事端期间断电也能布置应对。事端产生时的传感器情况也应当即存储到非易失性存储器以作数据记载。这些数据可以有用地协助了解事端原因，促进轿车制造商出产愈加先进的安全体系，一起辅佐稳妥公司判别索赔是否有用。
行车记载仪 (EDR) 是用于记载事端产生前各个重要子体系数据的体系。可以装置在 ADAS 主控单元，或许装置在另一个接纳重要传感器数据并与 ADAS MCU 进行通讯的 MCU 中。现在，工程师可以运用多核设备为 EDR 功用供给一个专用的完好 CPU 核，例如赛普拉斯的 Traveo™ 轿车用微操控器。
EDR 经过丈量轿车前部压力传感器的碰击力、车速、发动机转速、转向输入、油门方位、制动情况、安全带情况(检测乘客)、轮胎气压、正告信号以及安全气囊翻开情况，然后判别磕碰严峻程度。并且在轿车磕碰前和磕碰期间记载以上数据。明显，微操控器不能比及事端产生才开端记载数据。因而，微操控器需求接连存储数据。所以，EDR 需求一个具有简直无限写次数的非易失性存储器。
FRAM 存储器比 ADAS 的传统 EEPROM 具有更多优势。无需写等候时，简直可以实时存储重要数据(实践10us 存储时刻)，这一点对 ADAS 来说至关重要。EEPROM 一般需求超越 10 毫秒的写等候时刻，因而不适用于高安全性运用。FRAM 一起具有无写推迟和高速时钟速度，十分适宜需求快速写入很多数据的运用。运用 SPI 时，规划师可以自在决议 FRAM 的写入字节数。把一个或两个字节写入 FRAM 的随机方位时，写入周期约为 1 微秒。反观 EEPROM 或闪存，则需求 5 – 10 毫秒的写入周期。
与 EEPROM 或闪存不一样的是，FRAM 无需页面缓冲区。在接纳每个字节的第 8 位之后，FRAM 当即写入每个数据字节。这意味着，体系存储器密度增加时，工程师不用忧虑页面缓冲区巨细的改变。
就写入耐久性而言，FRAM 可以支撑100亿次写操作，远远超越 EEPROM 的 100万次以及闪存 的10万次。因而，FRAM 可以用作追寻数据记载器，可以不断写入数据。此外，FRAM 的写入和读取的耗费功率十分低(例如，1 Mhz 时为 300 微安)，因而十分适用于事端引起断电时需求运用低功率备用电源或经过%&&&&&%写入数据的 ADAS。与其他非易失性存储器比较，FRAM 的待机电流也低得多(一般为 100 微安)。
轿车外表盘对存储器的要求
外表盘体系以数字方式在图形显现器上显现速度、转速、燃油油位和发动机温度等重要信息，或许运用步进电机操控的模仿方式显现。此外，外表盘体系还可以显现电池正告、温度正告、低油压正告、制动正告、安全带情况标识、低胎压标识、门锁标识、车头灯标识、换档指示、手刹情况指示，以及车内和室外温度、里程表读数等。
最新的外表盘体系还包括平视显现器 (HUD)。平视显现器是一种光学体系，可以将驾驭信息投射在轿车的挡风玻璃上。运用平视显现器，驾驭员可以方便地检查重要的驾驭信息，一起让目光坚持重视前方的交通情况。由此可以下降因目光脱离路途而带来的潜在风险，并为驾驭员供给额定时刻以辨认风险要素并作出反应。平视显现器可以显现速度、导航和其他重要警示符号。
图 2.外表盘体系框图(来历：赛普拉斯)
图 2 显现了环绕 HyperRAM 和 HyperFlash(衔接 HyperBus 接口)以及 NOR 闪存(衔接 DDR-HSSPI 接口)装置的外表盘简化框图。外表盘 MCU 可以经过 CAN-FD、CXPI(时钟扩展外设接口)、以太网 AVB、MediaLB(媒体本地总线)/MOST(媒体定向体系传输)等不同的通讯协议衔接其他子体系，然后搜集信息并显现于外表盘。
外表盘体系发动后，安全引擎当即查验固件的真伪性。随后，经过 HyperBus 接口从外部 HyperFlash 或经过 DDR 转化 DDR-HSSPI 接口从 NOR 闪存履行 XiP，MCU 软件开端履行。XiP 功用答应 MCU 直接从外部存储器履行代码，而不需求先把外部闪存的代码复制到内部 RAM，然后进步了呼应速度。NOR 闪存/ HyperFlash 存储器可装备程序代码的初始地址方位，并在指定的时钟推迟后以读取方式发动。因而，MCU 一发动就可以直接获取需求履行的代码，无需由于供给地址和读取指令而推迟时刻。
可从外部 HyperFlash 获取静态元素，并将其显现为外表盘 LCD 的根底层。轿车用 MCU，例如赛普拉斯 Traveo™ 系列，可以供给额定的功用支撑，即时解压缩静态 HMI 元素，无需首要经过 RAM。外表盘针头信息等动态内容具有更快的更新速度，可以从外部 HyperRAM 进行检索。
HVAC 和信息文娱体系对存储器的要求
HVAC(暖气、通风和空调)体系担任操控保持车内温度和空气活动。信息文娱体系可以运转与智能手机相似的各种运用程序，并供给用户界面以更改 HVAC 体系装备、音乐体系设置、在导航运用输入目的地、调整座椅/方向盘方位/高度以及调理车内照明等。部分最新的轿车还参加了指纹辨认器来验证驾驭者身份。然后答应 HVAC 和信息文娱体系依据驾驭员的偏好快速调理车内设置。
图 3.HVAC 和信息文娱体系框图(来历：赛普拉斯)
图 3 显现了 HVAC 和信息文娱体系的简化框图，一切存储器与主 MCU 衔接。三个额定子体系与外表盘体系比较：
触屏操控器，用于检测显现器上的手指接触
暖气机/空调，操控车内温度
衔接子体系，完成车内多项衔接(蓝牙、GPS、WiFi、GSM、FM 调谐器等)
HyperFlash 和 HyperRAM 存储器用于存储高质量图形。NOR 闪存则用于存储发动代码，而 FRAM 用于存储设置信息。因而，即便轿车熄火后再当即发动，也可以正确地检索并康复轿车设置。
存储器接口
上文现已评论了不同轿车范畴对非易失性存储器的要求，接下来了解这些存储器与 MCU 之间不同的接口机制。
一切带有 SPI 接口的 MCU 都可以快捷地衔接 NOR 闪存。NOR 闪存设备，例如赛普拉斯的 S25FL256L，为 SPI 供给了多个 I/O 读入挑选，可支撑双倍数据速率 (DDR) 以及四倍外设接口 (QPI) 衔接。可以在同一总线上衔接多个闪存，并运用片选 (CS) 信号进行独自拜访。
图 4.衔接四通道 SPI 的 NOR 闪存接口(来历：赛普拉斯)
图 4 显现了 MCU 和 NOR 闪存之间的硬件衔接。MCU 可运用低层驱动器 (LLD) 软件读取、编程和擦除 NOR 闪存。经过优化的规划架构有用加快了拜访时刻并进步了程序运转速度。一起，NOR 闪存运用的内部技能决议了存储器的密度。NOR 闪存选用传统浮栅技能，在导电层上，每个存储单元可以存储 1 个数据位。根据 MirrorBit 技能绝缘层构建的 NOR 闪存，每个存储单元可存储 2 个数据位，然后供给更低本钱的 256 Mb 或更大密度的存储结构。
图 5.衔接 SPI 的 F RAM 存储器接口(来历：赛普拉斯)
图 5 显现怎么运用简略的 SPI 接口来拜访 FRAM。关于有高速串行数据速率需求的根据微操控器的体系，SPI 接口是抱负的挑选。串行数据吞吐量与串行时钟频率相关。串行 FRAM 的时钟频率可高达 40 Mhz。不具有专用 SPI 端口的微操控器可以经过 GPIO 来完成“bit bang”(经过GPIO引脚，用软件来模仿串行通讯)。
可以经过 HyperBus 12 信号接口拜访 HyperFlash 和 HyperRAM。与 Quad-SPI (66.5 Mbps) 比较，HyperBus 可供给高达 333 Mbps 的读取吞吐量，而所需引脚数量仅为并行 NOR 闪存的三分之一。该接口运用了差分时钟 (CK,CK#)、 读写数据选通 (RWDS)、片选以及 8 位数据总线。
图 6：存储器与外设之间的 HyperBus 接口(来历：赛普拉斯)
数据的完好性和安全性
数据的完好性和安全性是挑选轿车运用存储器的两个重要要素。本文介绍的存储器供给了各种功用来进步数据的完好性和安全性。例如，高档扇区维护 (ASP) 技能为确定扇区供给更高的分辨率以及不同的上电复位，并有助于运转安全的发动代码。在根底层面上来看，ASP 技能的原理很简略。可以确定任一扇区，避免编程和删去。确定扇区的 ASP 方式有两种：分别为耐久维护位 (PPB) 和动态维护位 (DYB) 维护。除了块维护 (BP) 和/或 WP# 引脚硬件维护，还可以一起运用以上两种方式。
主动纠错码 (ECC) 功用可以在规范编程、擦除和读取运作时透明地运转。当设备将每页数据从写入缓冲器传送到存储阵列时，内部 ECC 逻辑将评价页面的 ECC 代码作为存储阵列的一部分，而该存储对主机体系是不行见的。每次拜访初始页面时，设备将评价页面数据和 ECC 代码，以验证页面的完好性。必要时，内部 ECC 逻辑会在初始拜访时纠正 1 位过错。
NOR 闪存还供给额定的闪存存储区，可以进行一次编程并遭到永久维护，不能更改。以赛普拉斯的 FL-S NOR 闪存系列为例，该一次性可编程 (OTP) 具有 1K 维护区域，包括 512 字节出厂维护锁区和 512 字节用户维护锁区。
总结
现在的轿车体系需求多样的存储器类型，供给不同等级的牢靠性、呼应才能和吞吐量，以满意不同轿车子体系中的个性化需求。经过挑选适宜的存储器组合，工程师可以保证轿车的牢靠和安全操作，一起还能满意驾驭员对轿车呼应才能的希望。
