汽车数字仪表群与存储架构的取舍

。外部存储器分为两种标准产品：DRAM和闪存。嵌入式系统的启动主要分为3个步骤：首先是代码/数据从闪存映射到DRAM，然后处理器、DRAM和其他关键部件进行初始化，最后是执行应用程序。一旦开始执行代码，即会显示有用的信息。这种架构拥有若干关键特性。SOC/DRAM的高速访问能力可以提升实时处理功能的性能表现。系统初始启动时间主要取决于映射和初始化的时间，而映射时间则取决于SOC/Flash访问带宽以及从闪存传输至DRAM的数据密度。

如前所述，高端数字式仪表群必须在车辆发动之后能以接近即时的形式提供当前的车辆状态。档位信息（即P、R、D、1、2、3）通常需在一秒之内显示在TFT屏幕上。这就要求闪存支持高速访问、超高存储密度和长期数据完整，以满足基本设计和质量需求，同时要求确定采购责任，确保产品长期供货稳定。

目前，闪存供应商可提供多种非易失存储器(NVM)技术，其中应用最广的两种技术就是NOR和NAND闪存。两者在各方面具有不同的性能特点，例如：访问能力、可靠程度、产品生命周期和成本。汽车SOC通常支持多种接口配置，以访问外部并行和串行NOR闪存，而NAND闪存接口正逐渐得到越来越广泛的支持。

请注意，SOC NAND接口的某个动态变量决定了所需的ECC支持级别，尤其是考虑到NAND正快速过渡到光刻技术。NOR方面，页模式和同步NOR闪存将继续满足汽车行业的严苛要求。例如，雪佛兰Volt的E-Flex仪表群等新型高端数字式仪表群设计采用飞思卡尔(Freescale)的MPC5121e型SOC和Spansion的S29GL512N闪存。Spansion GL页读取访问技术支持高速读取访问，其数据吞吐速率高达80MB/s，完全可以满足Volt E-Flex仪表群的需求，确保其在汽车启动之后的一秒钟之内显示变速箱挡位（即P、R、D、1、2、3）。

汽车芯片组和闪存供应商的不断创新催生出极具成本效益的全新混合数字式仪表群架构（如图3所示）。系统控制器(Freescale Spectrum)和闪存(Spansion Multi I/O SPI)可以优化TFT显示架构，提供更具成本效益的入门级仪表群解决方案。系统控制器通过嵌入式闪存执行代码，同时利用高带宽多I/O SPI协议加载来自外部闪存的图形数据。图形数据在内部帧缓冲区进行处理并保存，然后直接显示到TFT屏幕上。这种大胆创新的混合架构无需外部DRAM存储器，不仅能够满足系统的性能和可靠性需求，同时可以优化成本。

图3 混合存储器架构

请注意，这种应用程序架构需要数以亿计的读取周期，因而会影响NAND这类技术的可用性。目前，NAND设备用于具有中、高读取周期的应用时，会出现更多的位干扰错误。

新型多I/O SPI通信协议可用于系统控制器和外部SPI闪存之间的数据传输。多I/O SPI基于流行的串行外围接口(SPI)，其访问性能经配置可支持1?4个数据连接。这项功能可将SPI的访问能力从之前的不到10Mb/s提升至40Mb/s左右。Freescale和Spansion等汽车芯片组和闪存供应商能够提供各种标准产品，保证设计师充分利用多I/O SPI经过改进的访问带宽，从而实现更好地控制成本，同时打造出性能出色的数字式仪表群。某些情况下，可使用两个四路I/O SPI，支持高达80 MB/s的连续吞吐速率。

Spansion的多I/O SPI FL闪存系列依然支持低引脚数串行接口，而且支持更高的读取带宽，堪比目前的多引脚数闪存设备。Spansion SPI FL系列同样可以满足中高存储密度和长期数据完整的要求，能够在高达105℃的工作环境中保持正常运行，同时符合AEC-Q100标准。