基于铁电存储器的高速和高保真的汽车事故实时数据记录仪

4．2 FM25640的数据读写操作

FM25640是一种8位存储器，采用8192×8的阵列组织形式，用户访问时，只需指定13位访问地址，8位数据自动串行移位。FM25640从外界获得的数据按功能分为二种：指令（command）和数据（data）。不同的功能具有不同的写入格式和方法。

（1）FM25640的写指令

FM25640总共有6条指令，它们分别是写使能（WREN）、写禁止（WEDI）、读寄存器（RDSR）、写寄存器（WRSR）、读数据（READ）和写数据（WRITE），这些指令控制存储器需要完成的功能。图2所示为FM25640的写指令时序。

（2）FM25640的写数据

由于正常情况下FM25640都是处于写禁止状态，因此，在执行写操作之前，必须先写入写使能（WREN）指令，然后指定数据存储的13位起始地址，最后输入数据，FRAM的访问速度非常块，不需要写等待时间，所有数据均可以总线速度连续写入，数据写入完成后，片选端的上升沿使本次写使能失效，FRAM自动恢复写禁止状态。

（3）FM25640的读操作

在片选信号有效后，总线输入读数据（READ）信号，指定数据存储的13位起始地址后，SI端口被屏蔽，数据从SO端口输出，数据地址内部自动增加，每个时钟周期输出一位，每个字节的最大有效位（MSB）最先输出。片选端的上升沿使本次读使能失效。读数据的时序如图4所示。

4．3 FM25640的数据保护措施

FRAM采用了多种有效的数据保护措施，其具体措施如下：

·片选信号无效时，所有输出引脚均为高阻态，并且忽略所有输入信号，避免外界噪声改写存储器；

·设有写保护端口，这个端口有效时，禁止对状态寄存器进行写操作，由于每次读写数据前都必须向寄存器写入相应的指令，因此这个保护措施非常有效；

·FRA写入快速度，在高噪声环境下，快速写入可以减少数据受噪声影响生产的错误率；

·在写入过程中，首先写入最重要的数据——最大有效位（MSB）；

·FRAM上电时，默认状态为写禁止，防止非法改变数据。在数据写入前，必须用写使能指令开启写入功能，写入完成后，FRAM自动恢复写禁止状态；

·在状态寄存器中的WPEN、BP0、BP1都为1，并且WP引脚为低电平的情况下，所有数据写入都无效；

·与其他存储器不同，既使经过多次擦写，FRAM也很少发生硬件读写错误；

·FRAM采用和DRAM相似的读/重写机制，经过多次读出不会破坏原始数据。

有了上述数据保护措施，FRAM可以在恶劣的环境下正确记录且长时间地完整保存汽车事故发生现场的数据。

5 系统设计

5．1 系统硬件设计

在基于FRAM的高速、高保真汽车事故实时数据记录仪的系统设计中，采用单片机作为系统的协议和处理中心。通过汽车的CAN数据总线，单片机产生各个模块工作的时序，并接收各种传感器测量的实时数据，进行处理后，通过I/O口或者专用接口输入FRAM。系统的结构如图5所示。

5．2 系统软件设计

（1）系统初始化

汽车发动时，系统上电，进行系统初始化，初始化的主要任务是开启中断功能。

（2）系统的数据采集

在分析事故发生原因和事故责任时，事故发生时的汽车实时数据是主要依据。国家标准规定，对于事故疑点数据，记录仪应以不大于0.2s的时间间隔持续记录速度值及制动状态信号，而对于其他非突发的参考数据可以减少其数据采集密度，因此系统设定突发信号和非突发信号的采样次数比为50：1，这样能有效减少数据量，提高有效数据采集密度，增加有效数据量。单片机从汽车CAN总线依次读取速度、制动、转向灯等传感器的值，经过简单处理，送入FRAM存储。数据宽度均为8位，总线速度为1MHz，得到的突发信电感生产号平均记录间隔小于20ms，远远超过国家标准0.2s的采样时间间隔。64k byte的存储量可以存储长达将近2min的数据量，超过国标的20s的数据记录量。

（3）汽车事故发生的反应

汽车事故发生时，往往伴随着强烈的振动，这个强烈的振动信号由振动传感器拾取，产生中断信号，中断信号使单片机停止访问各个模块传感器，并向实时数据的末尾加写数据结束符“”，然后向FRAM状态寄存器写入10001100，禁止对FRAM进行任何写操作，所有这些操作无关100μs内完成。平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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