嵌入式非易失性存储器在汽车系统中的应用

2012-4-27 2:19:58 来源：商车天下编辑：商车天下有话要说

随着汽车逐渐发展成为高度集成的交通、信息和娱乐系统，其半导体成分不断增多。如今的汽车包含了数以十计的处理器、大量的传感器和各类控制、安全、舒适及通信系统。所有这些系统都需要非易失性存储。
      车载系统的存储器有多种不同形式，其容量少则只有数百位，用于存储ID和传感器数据，多则高达数兆字节，用于保存复杂的固件程序。不同系统对非易失性存储器(NVM)的要求不同，但无一例外都希望它便宜、可靠、安全并易于在系统中实现。本文深入探讨了一些常见应用，阐述了它们所需要的存储器要求和特性。
      固件存储
      如今的汽车可谓是真正的个人汽车系统，其中包含了众多依赖MCU工作的电子子系统，如制动系统、电子稳定装置、巡航控制、发动机控制、电源管理和仪表板等。这些处理器需要总计数百万行的软件代码，而所有代码都必须存储在NVM中。目前存储这些代码的技术是与MCU相嵌在一起的闪存。
      除了闪存，也可以选用一次性可编程(OTP）存储器，如用掩膜可配置ROM来存储代码。不过，这种方法缺乏现场可编程能力，此后就不可能对代码进行升级以修正问题或是增强系统的功能组合。现场可编程能力还让MCU制造商得以延长其车载产品的寿命，支持新的汽车款式。
      MCU供应商已经转向采用嵌入式闪存来进行固件存储，因为嵌入式闪存现场可编程。但嵌入式闪存需要浮栅技术，这使得MCU芯片的制造成本增加了30-50%。此外，由于通过电压对比或其它扫描技术就可以读取代表着MCU厂商知识产权的闪存内容，闪存在固件存储方面还存在着安全隐患。
      如果现场可编程OTP存储器外型小巧的话，通过在系统级将其设计为“数次可编程”，可以利用它来代替闪存以存储程序。MCU供应商能做的，就是除了存储现有程序代码的扇区外，还在OTP存储器中留出一个或多个未指定扇区。若需对某个程序代码模块进行升级，就把被升级的模块编程入一个未用存储扇区，让控制逻辑转而指向升级后的模块(见图1)。这种技术还可用于其它车载系统，如传感器校准和数字版权管理(DRM)密钥，本文稍后将对此进行探讨。
      对于价格不贵而又性能可靠的嵌入式NVM而言，在嵌入式MCU中进行可编程固件存储是一隼硐氲挠τ昧煊颉Ｕ庵执娲⑵骷鄹癖匦敕浅５土换嵩黾尤魏味钔獾男酒圃斐杀尽４送猓匦敫叨瓤煽浚匦肽芄辉谄档母呶鹿ぷ骰肪持姓Ｔ诵小?/P>

图1、MCU供应商在OTP存储器中预留未编程扇区，使得汽车制造商能够通过把升级内容下载到初始未编程扇区中来对MCU的程序模块进行升级。
      传感器校准
      如今汽车使用了许多并不昂贵的传感器，这些传感器可用于引擎控制、驾驶员辅助及安全装置和舒适性子系统，能够监控许多关键参数，如安全气囊准备就绪情况、轮胎气压、引擎温度、进气歧管压力、光亮度、电池和电气子系统电压、用于制动和转向控制的汽车定位，以及各种温度控制及其它舒适性配置。很多情况下，这些模拟传感器都被配置成压阻式桥网络，供汽车系统将物理参数转变为电气信号，以此测量压力、温度或湿度等模拟参数。