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

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。

（4）事故的数据保存

汽车事故发生后，若系统不掉电，则系统停止在中断的空循环，不对存储器进行任何访问，FRAM由于中断启动的数据保护机制有效，任何非系统数据写入都被FRAM拒绝；若系统掉电，FRAM的WP引脚也为低电平，禁止对FRAM的状态寄存器进行写操作，而中断程序使WPEN、BP0、BP1=1，因此外界对存储器的任何非法操作都无法实现。

6 总结

汽车行驶记录仪可以详细记录汽车事故发生前的行驶状况，为汽车事故原因分析和责任评定提供了强有力的手段和证据，更好地保障人民群众的生命财产安全。采用FRAM作为汽车实时数据记录仪的存储器，能够快速、高密度地记录事故发生过程的汽车行驶状况，减少由于汽车事故发生的恶劣环境对数据记录的影响，准确地记录并且长时间地保存事故现场，延长实时数据记录仪的使用寿命，同时，采用FRAM可以简化系统，减低系统成本，提高系统的可靠性。将来，随着FRAM技术的发展，FRAM的存储量还会大大增加，可以增加汽车状态传感器的数量和种类，提高事故发生前的数据记录密度，为事故分析和责任证定提供更全面、准确、细致的汽车行驶状态记录。