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GPS 3D导航设计的稳定性考虑

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GPS 3D导航地图的出现并非偶然,3D导航比2D显示更多的信息量,通过3D图像来真实地模拟显示现实世界中的街道和交叉路口,驾驶者不仅可以看到详细而逼真的图片、数以百计的数字集成定位点,还能看到整个城市及其周边地区的仿真显示,从而在复杂的路口、陌生的城市更加容易、更加轻松地找到正确方向,更加安全地驶达目的地,使导航更直观,驾驶更方便。因此,3D导航将是未来的导航技术发展方向。

3D导航增加稳定性要求

  3D地图的出现和推广、更多信息点的地图,使大容量的存储器成为2008年导航产品发展的一个重要方向。大容量存储器的需要还来源于对数据保护的需求。目前很多导航仪的导航软件和地图数据都是存储在SD卡中,如果SD卡丢失则数据就完全丢失;而且用SD卡存储导航

软件和地图,对版权的保护也相对有限。因此一些厂商选择将导航软件和地图直接烧录到内置Flash中,确保数据和软件的安全。

 
图1 基于Atlas III的GPS导航硬件系统方案

  存储器的选择可以影响整个产品的稳定性和可靠性。目前一些处理器集成了MLC(多层单元闪存)控制器,但是我们并不建议直接采用Embedded Raw MLC,而是建议采用Managed NAND,如iNAND,因为Managed MLC是专业存储器厂商将MLC控制器和MLC存储器芯片集成在一起,并进行了大量软硬件优化。通过大量产测试后,才作为一个完整的合格产品提供给客户使用,可靠性有很好的保证,并且读写效能更好(持续读:10MB/s,持续写:9MB/s),技术成熟度更高。

  目前GPS导航产品存储器主要有两种SLC(单层单元闪存)和MLC(多层单元闪存),在可靠性问题上,MLC相比SLC读写效能较差。SLC闪存大约可以反复读写10万次左右,而MLC则大约只能读写5000~10000次左右。这就对MLC驱动的优化程度,测试充分性提出了很高的要求。特别要优化负载平衡率(wear leveling rate)算法,要尽量使不同区块的读写次数相近,从而延长整个MLC的使用寿命。另外处理好对坏块的管理也异常重要。对于音视频播放、导航软件读取地图等需要频繁读写Nand flash的应用,如果MLC的驱动开发失当或测试不全面,就
很有可能导致使用过程中MLC的坏块迅速增多,Flash可用容量快速减少,最终造成数据丢失甚至系统崩溃等严重后果。

  这样的问题是在消费者使用过程中才逐步发生积累而成的,因此在生产测试阶段是很难被发现的,只能等产品到了消费者手中才会发现这些致命的技术隐患。因此在选择MLC方案时,对可靠性的考量一定要慎之又慎。而在读写速度上,相同条件下,MLC的读写速度要比SLC芯片慢。MLC在读写速度上的瓶颈会拖累整个系统的性能。尤其是对于多媒体播放的应用,如果读取速度过慢可能导致播放不连续,声音画面不同步等问题。对于导航软件,则表现出加载地图用时过长。这些都直接影响了消费者的使用体验。

  从主流的GPS导航硬件方案来看,目前使用MLC主要有以下两种解决方案:Embedded Raw MLC。在系统中直接使用Raw MLC芯片,通过处理器内置或外挂的MLC控制器来驱动Raw MLC芯片。这样的方案,开发者需要自己整合硬件,优化MLC 驱动器来解决好可靠性和读写速度的问题。优点是成本相较其他方案低;缺点是读写效率需要优化提高(较差情况下,只有2MB/s),可靠性缺少保证。

  Managed Nand。Managed Nand是专业存储器厂商将MLC控制器和MLC芯片集成在一起,并进行了大量软硬件优化。通过量产测试后,才作为一个完整的合格产品提供给客户使用。可靠性有很好的保证。代表产品有:Sandisk的iNand和Samsung的MoviNand。优点是高效的读写(iNand持续读:10MB/s,持续写:9MB/s),技术的成熟度高,易使用。产品的可靠性由专业厂商保证;缺点是成本较Embedded Raw MLC高。

  尽管一些PND的国际大厂使用的主处理器集成了MLC 控制器,但他们并没有采用直接外挂Embedded Raw MLC的方案。而是选择了Managed Nand。想必这些大厂也是在成本和可靠性之间权衡再三后,最终选择了更为可靠和高效的Managed Nand。毕竟对于任何一个负责任的厂商来说,稳定压倒一切。一个不可靠的产品,即使成本看上去再有优势,也未必能转换成真正的利润。恰恰相反,这可能导致无法挽回的损失。
 

 
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