說(shuō)說(shuō)汽車電腦的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式——為什么電瓶斷電很多數(shù)據(jù)就丟失了
汽車長(zhǎng)時(shí)間停放后,電瓶由于自放電的原因,會(huì)徹底沒(méi)電了,即使打開鑰匙門汽車也沒(méi)有任何反應(yīng),儀表燈都不亮。此后當(dāng)我們換上新電瓶后,卻發(fā)現(xiàn)行車電腦里面的很多數(shù)據(jù)都丟失了,比如系統(tǒng)時(shí)間歸零、小里程表歸零、車窗一鍵升降功能失效、故障碼消失,等等,甚至還有一些車型會(huì)發(fā)生防盜系統(tǒng)鎖死、音響鎖死、發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)等現(xiàn)象。這究竟是怎么回事呢?為什么電瓶斷電,汽車電腦里面的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失呢?下面我們來(lái)分析一下這個(gè)問(wèn)題。
現(xiàn)在的汽車都是非常智能化的,發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車身、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向等各種系統(tǒng)都是通過(guò)電子控制來(lái)完成的,這就需要一個(gè)電控單元來(lái)完成這項(xiàng)工作,即俗稱的汽車電腦。一般汽車上不同的總成使用不同的控制單元,它們的名稱也不一樣,比如控制發(fā)動(dòng)機(jī)的稱為ECU,控制變速箱的稱為TCU,控制車身的稱為ECM,等等,還有一些單獨(dú)控制某些系統(tǒng)的電控單元,比如控制制動(dòng)系統(tǒng)的ABS控制單元、控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的EPS控制單元,等等。也有些車型把發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的電控單元合二為一,統(tǒng)稱為ECU。
這些汽車電腦在結(jié)構(gòu)上都屬于單片機(jī)。所謂的單片機(jī),是相對(duì)于普通的微型計(jì)算機(jī)而言的。典型的微型計(jì)算機(jī),包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口這四個(gè)基本組成部分,一般把運(yùn)算器和控制器封裝在一塊芯片上,這就是我們所熟知的中央處理器(CPU),而存儲(chǔ)器和輸入輸出接口都是獨(dú)立存在的;如果把這四部分都集成在一塊芯片上,這樣的芯片就稱為單片微型計(jì)算機(jī),簡(jiǎn)稱單片機(jī)。這種單片機(jī)在我們的生活中是大量存在的,小到收音機(jī)、洗衣機(jī)、電視機(jī)等常用家用電器,大到汽車、飛機(jī)、輪船等各種機(jī)械設(shè)備,幾乎都是使用單片機(jī)來(lái)控制。
我們還是來(lái)看汽車上的單片機(jī),也就是我們常說(shuō)的汽車電腦。它們之所以能控制汽車的運(yùn)行,是因?yàn)樗膬?nèi)部存儲(chǔ)了相應(yīng)的控制程序。比如說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU,它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)上各種傳感器傳遞過(guò)來(lái)的信號(hào),與ECU內(nèi)部存儲(chǔ)的控制程序相對(duì)比,計(jì)算出最佳的數(shù)據(jù)后,發(fā)出控制信號(hào)給發(fā)動(dòng)機(jī),控制噴油器的噴油脈寬和點(diǎn)火正時(shí);在比如自動(dòng)變速箱控制單元TCU,它根據(jù)車速、節(jié)氣門位置等信號(hào),與TCU內(nèi)部存儲(chǔ)的控制程序向?qū)Ρ龋?jì)算出最佳的數(shù)據(jù)后,發(fā)出控制信號(hào)給變速箱,讓變速箱切換到最合適的檔位上;其它的各控制單元也同樣如此,都是按照預(yù)定程序自動(dòng)地對(duì)各種傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行處理,然后輸出信號(hào)給執(zhí)行器,從而控制汽車的運(yùn)行。
大家需要理解這一點(diǎn):汽車電腦中的各種控制程序,是車企經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)際的汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)采集,而優(yōu)化計(jì)算出來(lái)的最佳結(jié)果,這個(gè)過(guò)程通常需要幾十年的技術(shù)積累,不是一朝一夕就能完成的。所以那些“百年車企”的實(shí)力絕對(duì)不容小覷,它們豐富的經(jīng)驗(yàn)絕對(duì)不是那些“造車新勢(shì)力”在幾年之內(nèi)就能追趕得上的。比如豐田對(duì)自動(dòng)變速箱的調(diào)校,大眾對(duì)雙離合變速箱的調(diào)校,奔馳對(duì)汽車乘坐舒適性及豪華氛圍的營(yíng)造,寶馬對(duì)汽車操控性能的調(diào)校,等等,都是非常有歷史沉淀的。
上文說(shuō)了,汽車的電腦中存儲(chǔ)了汽車的控制程序,這些控制程序都是儲(chǔ)存在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中的。汽車單片機(jī)的存儲(chǔ)器事實(shí)上分為兩個(gè)部分,一部分是程序存儲(chǔ)器,也稱為只讀存儲(chǔ)器或固件存儲(chǔ)器,英文簡(jiǎn)稱ROM。它的容量一般比較大,用來(lái)存儲(chǔ)汽車的原始的、沒(méi)有經(jīng)過(guò)修正的控制程序,即汽車出廠時(shí)車企輸入到汽車電腦中的程序。這個(gè)程序在沒(méi)有經(jīng)過(guò)廠家的授權(quán)之前,任何人都是無(wú)權(quán)改動(dòng)的,即使把汽車斷電、把電腦拆下來(lái),這些程序仍然會(huì)存儲(chǔ)在電腦中,既不會(huì)改變,也不會(huì)消失。說(shuō)白了它就類似于電腦中的C盤,只要不是重新做系統(tǒng),它就不會(huì)有任何的改變。
存儲(chǔ)器的另一部分是臨時(shí)存儲(chǔ)器,英文簡(jiǎn)稱RAM,它是用來(lái)存儲(chǔ)汽車運(yùn)行中各種變量和傳感器參數(shù),以及汽車運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的故障碼、自適應(yīng)學(xué)習(xí)值,等等,還有一些對(duì)汽車運(yùn)行關(guān)系不大的簡(jiǎn)單程序以及后期各種人為的設(shè)置,比如一鍵升窗、時(shí)間、密碼等。汽車電腦在運(yùn)行時(shí),一般會(huì)把這些數(shù)據(jù)做為修正值來(lái)使用。但是這些數(shù)據(jù)都是臨時(shí)存儲(chǔ)在單片機(jī)中的,只要斷電,這些數(shù)據(jù)就會(huì)消失。類似于我們手機(jī)或電腦中的緩存,只要我們把電池拆下來(lái),這些緩存就消失了。
由于RAM的存在,汽車就有了神奇的自適應(yīng)學(xué)習(xí)的能力。比如說(shuō),汽車的節(jié)氣門有積碳,怠速時(shí)節(jié)氣門開度會(huì)變大,這個(gè)參數(shù)會(huì)臨時(shí)存儲(chǔ)在RAM中,ECU在調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)做為修正值來(lái)參考使用,仍然能保持發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定的怠速;但是當(dāng)我們清洗節(jié)氣門后,或者把電瓶斷電,這個(gè)參數(shù)就消失了,ECU就會(huì)按照ROM中的程序來(lái)調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)怠速,這樣發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)出現(xiàn)怠速抖動(dòng)、怠速過(guò)高等故障。一般這種情況下我們就需要用維修電腦來(lái)給ECU做匹配,或者讓汽車運(yùn)行一段時(shí)間自動(dòng)的適應(yīng),其實(shí)就是一個(gè)將臨時(shí)數(shù)據(jù)寫入RAM的過(guò)程。
再比如,我們的汽車在跑完高速后,會(huì)感覺(jué)變得更“通透”了,加速更順暢了,變速箱換檔更積極了。這也是汽車電腦自適應(yīng)學(xué)習(xí)的功勞,F(xiàn)在的汽車高度智能化,它會(huì)記錄汽車日常的運(yùn)行數(shù)據(jù),并把它默認(rèn)成你的駕駛習(xí)慣。如果我們經(jīng)常在城市中駕駛,長(zhǎng)時(shí)間處于怠速、低速、低檔位行駛狀態(tài),汽車電腦會(huì)將這些參數(shù)記錄下來(lái),并以此來(lái)控制車輛,慢慢的你的車就會(huì)變得油門反應(yīng)遲鈍,加速變慢,換檔遲緩,處于一種“鈍化”狀態(tài),就像一個(gè)人,長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)動(dòng)就會(huì)變得非常懶惰一樣;而汽車在高速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷、高檔位狀態(tài),經(jīng)常急加速和急減速,汽車處于一種非常激進(jìn)的亢奮狀態(tài),汽車電腦也會(huì)將這些參數(shù)記錄下來(lái),并據(jù)此來(lái)控制車輛,漸漸的你的車就會(huì)變得油門反應(yīng)靈敏,加速迅猛,換檔積極,處于一種良好的積極進(jìn)取狀態(tài)。所以,汽車跑完高速后油門變得更靈敏,不是汽車本質(zhì)發(fā)生了什么變化,而是你的駕駛習(xí)慣改變了,而汽車的自適應(yīng)學(xué)習(xí)功能又適應(yīng)了這種變化。但是這些參數(shù),同樣會(huì)在汽車斷電后消失,因?yàn)樗鼈円彩桥R時(shí)存儲(chǔ)在RAM中的。
那么為什么我們關(guān)點(diǎn)火開關(guān)時(shí)這些數(shù)據(jù)不會(huì)丟失呢?這是因?yàn)槠嚿纤械目刂茊卧加袑iT的供電線路,這些線路不受點(diǎn)火開關(guān)的控制。即使關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān),它們?nèi)匀挥须娫垂┙o,這樣就能保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。但是如果我們斷開電瓶的連接線,相當(dāng)于把汽車上所有的電氣設(shè)備都斷了電,這些臨時(shí)的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失了。
有人會(huì)說(shuō),那為什么不把這些參數(shù)或功能都寫入ROM中呢?這樣在汽車斷電后這些數(shù)據(jù)就不會(huì)丟失了。其實(shí)這主要是從安全性方面考慮的。汽車在運(yùn)行中會(huì)不斷的產(chǎn)生新的數(shù)據(jù),如果這些數(shù)據(jù)都儲(chǔ)存起來(lái),汽車電腦需要一個(gè)龐大的存儲(chǔ)器,并具有超強(qiáng)的運(yùn)算能力,但事實(shí)上單片機(jī)的存儲(chǔ)量和運(yùn)算能力都是有限的,所以不能無(wú)限的存儲(chǔ),另外也要防止外來(lái)數(shù)據(jù)對(duì)固有程序的影響;而RAM是一種循環(huán)式的存儲(chǔ)器,容量是固定的,新的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)替換舊的數(shù)據(jù)。正因?yàn)槿绱耍囯娔X中的RAM是非常昂貴的,容量通常都比較小。這就像我們?cè)陔娔X上下載應(yīng)用軟件,一般不會(huì)把它安裝到C盤里,就是為了避免C盤過(guò)于臃腫,影響電腦的運(yùn)行速度。
最后總結(jié)全文:汽車之所以斷電后電腦中的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失,主要的原因就是這些數(shù)據(jù)都是存儲(chǔ)在臨時(shí)存儲(chǔ)器中的。如果我們不想讓它們丟失,在更換電瓶時(shí)就要連接一個(gè)備用電瓶,讓汽車電腦始終保持供電。另外我們?cè)诓檎移嚬收蠒r(shí)一定要先讀取故障碼然后再斷電,因?yàn)楣收洗a也是臨時(shí)存儲(chǔ)在RAM中的,斷電后也會(huì)消失。
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