思想领导力

2015年7月15日
为什么SD记忆卡能够在汽车应用中实现可靠的存储功能
在汽车与外界保持联系的时代,通过具有 SD记忆卡的汽车实现数据存储

撰写人:任ATP 副总裁兼 SD 协会董事会成员的Danny Lin,和任职于ATP 业务开发与应用工程部的Saurabh Pande

拥有传感器和计算机智能并通过互联网连接到云的汽车或智能汽车正在成为全球主流。在启用这些技术的众多应用中,有一个应用日益普及。有些人使用行车记录仪/行车记录器来记录他们的驾驶情况,以便在发生事故时作为保险索赔的证据。

想象一下,如果记录了这种性质的重要视频,在发生事故后对其检索时却发现数据已经损坏以致其无法使用。这是一个不幸的事实,罪魁祸首便是汽车每天都会经受的极端温度,冲击和振动。它需要一个能复原的存储设备来应对天气,和极端的环境变化。

适用于汽车应用的存储解决方案应具备存储大量数据的能力,因为这些应用的数量和使用都在稳步上升。它们服务于广泛的用途,包括上述行车记录示例,车载信息娱乐,2D/3D 导航和地图,驾驶员辅助系统,物流和车队管理以及自主车辆控制。其要求是,它们需要在接收恒定的数据流的同时来执行。





小卡片,大性能

汽车和汽车音响主机制造商纷纷转向 SD 记忆卡—— 一个可移动数字存储设备 ——将其作为可靠的存储解决方案。许多制造商都采用了支持SD接口Nand Flash记忆卡的小型设备,使用在汽车的应用。这些卡具有许多特性,使其适用于汽车应用的需求。

  • 卡片具有灵活性,能够适应广泛的工作温度范围
  • 它们可靠并且省电
  • 具有检测和修正错误的功能
  • 具备平均读写分布的算法,增强读写次数和寿命

SD 记忆卡能够始终如一地运行。随着时间的推移,不会出现性能下降的情况。能够在汽车失去动力的情况下继续运行,例如事故,成为帮助其满足众多需求的重要功能。

当然,不存在堪称完美的解决方案,像任何其他技术一样,SD 卡也会遇到各种问题。但是通过相关知识和应用恰当的措施,用户就可以应对这些挑战。

困境与解决方案

幸运的是,SD 记忆卡往往能够完美应对冲击,其应对冲击的操作等级达到 2000 G,相对于典型便携式计算设备机械硬盘 100 到 200 G 的等级水平,实现了显著改善。如果以具体示例来说明这种差异,具有 2000 G 冲击等级的设备能够承受从 10 英尺的高度坠落到地板上带来的冲击,而冲击等级为 100 到 200 G 的设备仅能承受一英尺的坠落冲击。对汽车应用而言,卡片的减震水平非常重要,因为移动之中的汽车可能会受到显著的冲击。

另一方面,温度,电源和稳定性都对 SD 记忆卡的存储可靠性产生显著影响。这些条件可能会根据不同的操作行为和汽车要求而变化。这种差异可以对集成的电子元器件产生影响,例如机载存储和内存。

温度会影响闪存和数据在卡中的保留时间,造成它们保持电荷的能力产生波动。如果卡片保持电荷的能力下降,该漏洞会影响其保存数据的能力。这是因为,不经常充电的储存单元可能会泄漏现有电量。如果储存单元失去电荷,其电压等级和相应的逻辑位会发生变化,可能会导致数据完整性的损失。(请见下图)

SD 记忆卡制造商可以使用经过极端温度条件下耐久性测试的卡片来解决这个问题。新技术使厂商能够生产出强韧的 SD 记忆卡,可承受具有挑战性的外部条件。寻求汽车应用存储解决方案的用户应避免使用为消费类电子产品制造的卡片,原因是为该市场设计的卡片在设计时通常不会考虑极端条件。

数据完整性面临的另一个威胁是读取/写入干扰,这是存在于卡片结构内的内部问题。使用闪存的任何设备都很容易遇到读取/干扰问题。闪存单元是 SD 记忆卡结构的一个构建基块。在进行读取密集操作时(例如读取导航/GPS 地图),如果在含有写入数据的结构内,排成一行的相邻闪存单元发生漏电情况,便会出现读取/干扰问题。目前尚无有效措施来防止目标单元的电流泄漏到与其相邻的单元。如果相邻单元已经充电,泄漏便可以导致所谓的干扰问题。干扰可带来其他问题,因为如果未发现并纠正它们,它们可以破坏数据。(请见右侧图表)



幸运的是,目前已有解决方案可抵御读取/干扰问题。首先,卡片内部的某些算法可减轻这些影响,它们定期检查单元,以确保这些单元处于与之前相同的状态。其次,如果已经发生无意的改变,自动更新会纠正错误,确保充电行为针对目标单元,并且数据正确。为了充分利用这些功能,当务之急是购买在设计中集成了该技术的 SD 记忆卡。(右侧图表说明了进行密集读取操作的卡片中的不同区域)

此外,从 SD 记忆卡向其相关设备发送数据时,时间上任何较小的延迟都可以导致数据损坏。如果发生这种情况,设备便会丢失其正常运行所需的关键信息,因为延迟已经中断数据流。传输之中的数据丢失,其结果是,系统会尝试在不是最新信息的情况下运行。

为了防止延迟,制造商可以将备份代码编程到卡片中,使它们能够恢复到之前的状态。就像计算机可以在系统崩溃之后恢复一样。

为汽车应用选择 SD 记忆卡时,必须选择恰当的产品。卡片需要经过由汽车制造商和设备供应商管理的针对特定汽车环境进行的测试,以便证明数据在各种条件下均能保持耐久性。SD 记忆卡可能还需要证明符合特定于汽车的质量管理标准和体系,例如 AEC-Q100,ISO/TS16949,PPAP 和 IMDS。对于确保长久使用寿命和能够提供多种重要服务而言,验证这种能力非常重要。

有了正确的 SD 卡,用户可以在日落之后安心驾驶,享受汽车应用的诸多好处。

Danny Lin 是ATP的副总裁和 SD 协会董事会成员。在 ATP,Danny 负责全球供应的战略合作伙伴关系和联盟。与 SD 协会董事会一起,Danny 正在推动不断扩展 SD 记忆卡在非传统市场中的使用,包括物联网,工业/嵌入式,医疗保健和汽车领域。可以通过 DannyL@us.atpinc.com 联系 Danny。

 

Saurabh Pande 负责在 ATP现有和新的战略客户群中进行业务开发,解决方案工程和技术营销。 可以通过 SaurabhP@us.atpinc.com>联系 Saurabh。

© SD协会。保留所有权利。SD,SDHC,miniSDHC,microSDHC,SDXC和microSDXC标志是SD-3C LLC的商标