Microchip Technology MCP251863外部CAN FD控制器在小尺寸封裝中集成了 CAN FD控制器 (MCP2518FD) 和集成收發(fā)器 (ATA6563)。MCP251863允許通過SPI連接到微控制器。此外，可以快速將CAN FD通道添加到缺少CAN FD外設(shè)或僅具有幾個(gè)CAN FD通道的微控制器上。Microchip MCP251863外部CAN FD控制器支持經(jīng)典格式 (CAN 2.0B) 和CAN靈活數(shù)據(jù)速率 (CAN FD) 格式中的CAN幀格式，符合ISO 11898-1:2015標(biāo)準(zhǔn)。集成的高速CAN FD收發(fā)器符合ISO 11898-2:2016和SAE J 2962-2 CAN標(biāo)準(zhǔn)。該收發(fā)器在待機(jī)模式下具有非常低的電流消耗，并可通過CAN總線實(shí)現(xiàn)喚醒功能。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Microchip Technology MCP251863外部CAN FD控制器數(shù)據(jù)手冊.pdf

特性

仲裁比特率高達(dá)1Mbps
數(shù)據(jù)比特率高達(dá)5Mbps
CAN FD控制器模式
混合CAN 2.0B和CAN FD模式
CAN 2.0B模式
完全符合ISO 11898-1:2015、ISO 11898-2: 2016和SAE J2962-2
- 溫度范圍：
  - 擴(kuò)展溫度范圍：-40°C至+125°C
  - 寬 (H) 溫度范圍：-40°C至+150°C
  - ISO 26262功能安全就緒
  - 低電磁輻射 (EME) 和高
  - 電磁抗擾度 (EMI)
  - 符合AEC-Q100和AEC-Q006標(biāo)準(zhǔn)
  - SSOP28封裝
- 消息FIFO
  - 31個(gè)FIFO，可配置為發(fā)送或接收FIFO
  - 32個(gè)靈活的濾波器和屏蔽對象
  - 一個(gè)發(fā)送隊(duì)列
- 其他
  - 32位時(shí)間戳
  - 總線健康診斷和錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器
  - 差分接收器，共模范圍寬
  - 通過CAN總線提供遠(yuǎn)程喚醒功能——模式喚醒 (WUP)，符合ISO 11898-2: 2016，3.8μs活動(dòng)濾波器時(shí)間
  - 功能行為可在所有電源條件下預(yù)測
  - 收發(fā)器在斷電時(shí)從總線斷開
  - RXD逆行鉗位檢測
  - 總線引腳上高ESD處理能力
  - 總線引腳在汽車環(huán)境中具有瞬態(tài)保護(hù)功能
  - 傳輸數(shù)據(jù) (TXD) 顯性超時(shí)功能
  - VCC上欠壓保護(hù)
  - CANH/CANL短路和過熱保護(hù)
- 內(nèi)置安全功能
  - 環(huán)回模式
  - SPI命令，帶CRC，用于檢測SPI接口上的噪聲
  - 用于SRAM 2位檢測的ECC
  - 上電復(fù)位 (POR)
  - 電壓監(jiān)控（VCC、VIO）
  - 過熱檢測
  - RXD逆行鉗位檢測
  - TXD顯性狀態(tài)超時(shí)

框圖

MCP251863 CAN FD控制器技術(shù)解析與應(yīng)用指南

一、MCP251863概述

Microchip Technology的MCP251863是一款高度集成的外部CAN FD（Controller Area Network with Flexible Data-Rate）控制器，內(nèi)置CAN FD收發(fā)器。這款芯片為需要添加CAN FD通道但缺乏足夠CAN外設(shè)或通道的微控制器提供了經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

?關(guān)鍵特性?：

?雙協(xié)議支持?：兼容ISO 11898-1:2015標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)支持經(jīng)典CAN 2.0B幀格式和CAN FD幀格式
?高性能傳輸?：仲裁比特率高達(dá)1Mbps，數(shù)據(jù)比特率高達(dá)5Mbps
?寬溫度范圍?：提供擴(kuò)展溫度（-40°C至+125°C）和高溫度（-40°C至+150°C）版本
?安全認(rèn)證?：符合AEC-Q100和AEC-Q006汽車級(jí)認(rèn)證
?低EMI設(shè)計(jì)?：具有低電磁輻射(EME)和高電磁抗擾度(EMI)

二、架構(gòu)與功能模塊

1. 系統(tǒng)架構(gòu)

MCP251863包含以下主要功能模塊：

?CAN FD控制器模塊?：實(shí)現(xiàn)CAN FD協(xié)議，包含F(xiàn)IFO和過濾器
?SPI接口?：用于通過訪問特殊功能寄存器(SFR)和RAM來控制設(shè)備
?RAM控制器?：仲裁SPI和CAN FD控制器模塊之間的RAM訪問
?消息RAM?：用于存儲(chǔ)消息對象的數(shù)據(jù)
?振蕩器?：生成CAN時(shí)鐘
?內(nèi)部LDO和POR電路?
?I/O控制?
?CAN FD收發(fā)器?

2. 核心功能特點(diǎn)

?CAN FD控制器特性?：

?消息FIFO?：31個(gè)可配置為發(fā)送或接收的FIFO
? 發(fā)送隊(duì)列(TXQ) ?：基于優(yōu)先級(jí)位域的消息傳輸優(yōu)先級(jí)管理
? 發(fā)送事件FIFO(TEF) ?：帶32位時(shí)間戳
?靈活過濾?：32個(gè)靈活過濾器和掩碼對象
?時(shí)間戳?：32位自由運(yùn)行時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器
?診斷功能?：總線健康診斷和錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器

?收發(fā)器特性?：

符合ISO 11898-2:2016和SAE J2962-2標(biāo)準(zhǔn)
遠(yuǎn)程喚醒能力
高靜電放電(ESD)處理能力
總線引腳保護(hù)，防止汽車環(huán)境中的瞬變
TXD主導(dǎo)超時(shí)功能
低最大待機(jī)電流(12μA)

三、典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

1. 硬件接口設(shè)計(jì)

MCP251863可以直接與工作在2.7V至5.5V的微控制器接口，無需外部電平轉(zhuǎn)換器。典型應(yīng)用電路包括：

?電源設(shè)計(jì)?：
- VDD連接至微控制器電源(2.7-5.5V)
- VCC連接至5V電源(用于收發(fā)器)
- 建議使用0.1μF去耦電容
?SPI接口?：
- 支持高達(dá)20MHz的SPI時(shí)鐘速度
- 支持SPI模式0,0和1,1
- 寄存器排列方式優(yōu)化了SPI訪問效率
?CAN總線接口?：
- CANH和CANL引腳需要連接適當(dāng)終端電阻
- 建議在CANH和CANL之間添加共模扼流圈以提高EMI性能

2. 軟件配置流程

?初始化步驟?：
- 通過SPI接口配置設(shè)備
- 設(shè)置CAN FD控制器模塊的操作模式
- 配置比特率參數(shù)（Nominal Bit Time和Data Bit Time）
- 初始化FIFO和過濾器
?典型工作流程?：
- 配置模式下設(shè)置所有參數(shù)
- 切換到正常模式開始通信
- 通過中斷或輪詢方式處理接收和發(fā)送事件

四、高級(jí)功能與優(yōu)化

1. 錯(cuò)誤處理與診斷

MCP251863提供全面的錯(cuò)誤檢測和處理機(jī)制：

?錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器?：獨(dú)立的發(fā)送和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器
?錯(cuò)誤狀態(tài)?：提供錯(cuò)誤被動(dòng)、總線關(guān)閉等狀態(tài)指示
?錯(cuò)誤中斷?：可配置的錯(cuò)誤中斷使能
?診斷寄存器?：詳細(xì)記錄最后一次錯(cuò)誤類型和地址

2. 低功耗管理

設(shè)備支持多種低功耗模式：

?睡眠模式?：
- 典型待機(jī)電流僅15μA
- 可通過SPI接口或CAN總線活動(dòng)喚醒
? 低功耗模式(LPM) ?：
- 典型電流低于10μA
- 需要重新初始化寄存器

3. 時(shí)間同步與時(shí)間戳

32位自由運(yùn)行時(shí)間基準(zhǔn)計(jì)數(shù)器
可配置的預(yù)分頻器
支持在接收和發(fā)送消息時(shí)捕獲時(shí)間戳
時(shí)間戳分辨率可配置

五、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

?PCB布局建議?：
- 保持CAN總線走線對稱
- 最小化收發(fā)器與連接器之間的走線長度
- 提供良好的電源去耦
?EMC優(yōu)化?：
- 使用共模扼流圈抑制共模噪聲
- 考慮添加TVS 二極管保護(hù)總線引腳
- 確保良好的接地平面
?熱管理?：
- 在高環(huán)境溫度應(yīng)用中注意散熱設(shè)計(jì)
- 監(jiān)控總線短路情況，防止過熱

六、應(yīng)用場景

MCP251863特別適合以下應(yīng)用領(lǐng)域：

?汽車電子?：
- 車載網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)
- 車身控制模塊
- 高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)
?工業(yè)自動(dòng)化?：
- 工業(yè)控制系統(tǒng)
- 機(jī)器人控制
- 現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)
?醫(yī)療設(shè)備?：
- 醫(yī)療診斷設(shè)備
- 患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)
?航空航天?：
- 航空電子設(shè)備
- 衛(wèi)星子系統(tǒng)

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