CAN通信在汽車(chē)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在一個(gè)系統(tǒng)中存在多個(gè)CAN總線，或者至少存在多個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。如果改造舊有設(shè)計(jì)，更換主控制器是一個(gè)方法，將不帶CAN控制器的主控芯片改為帶CAN控制器的主控芯片，另外，還有一種方式，就是增加一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器芯片外加CAN收發(fā)器。本文簡(jiǎn)單介紹一種集成CAN控制器和收發(fā)器的集成芯片，一定程度上有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速更新迭代。

一.MCP251863的簡(jiǎn)單介紹

圖1 CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成形態(tài)

通常CAN節(jié)點(diǎn)的形式有以上三種組成，一種是MCU不帶CAN控制器，需要外加CAN控制器和收發(fā)器芯片，第二種是主控芯片集成了CAN控制器，需要外加一個(gè)CAN收發(fā)器，MCP251863就是第三種情況，不帶CAN控制器的主控芯片連接一個(gè)MCP251863就可以實(shí)現(xiàn)CAN節(jié)點(diǎn)功能，將數(shù)據(jù)鏈路層和物理層功能都涵蓋在這一芯片下。

圖2 MCP251863和MCU的連接

圖2中給出了采用SPI通信連接主MCU和MCP251863的示意圖，MCU可以通過(guò)SPI去控制和配置CAN芯片。

在器件眾多特性中，最值得提的有幾個(gè)點(diǎn)，我們簡(jiǎn)單提示一下。

首先，內(nèi)部集成的CAN收發(fā)器是Microchip的ATA6563,這一系列產(chǎn)品包括Microchip所有的CAN收發(fā)器都是經(jīng)過(guò)客戶驗(yàn)證的可以不需要增加外部保護(hù)器件的，在可靠性上非常有保證，同時(shí)減小了器件個(gè)數(shù)。

圖3 一般設(shè)計(jì)中建議添加的外部保護(hù)器件

其次，EMC的性能非常好，Microchip已經(jīng)獲得了多種EMC的測(cè)試通過(guò)的證書(shū)，如圖4所示。本身從原理上講，集成CAN控制器和收發(fā)器這種形式就降低了EMC問(wèn)題的發(fā)生。

圖4 EMC和ESD相關(guān)證書(shū)

第三，它是功能安全Ready的產(chǎn)品，通過(guò)給客戶提供的一系列的文檔材料，可以很容易通過(guò)需要的安全ASIL等級(jí)。

圖5 CAN芯片功能安全相關(guān)材料

從公開(kāi)的資料看，若干種CAN相關(guān)的產(chǎn)品都具有功能安全Ready的水平，可以向客戶提供相關(guān)的材料，比如FMED,Safety手冊(cè)，和FIT率計(jì)算等，可通過(guò)上圖5中的表格參考相應(yīng)型號(hào)。

圖6 幾種功能安全標(biāo)準(zhǔn)

順便給大家科普一下幾種功能安全標(biāo)準(zhǔn)，ISO26262是用于汽車(chē)領(lǐng)域的電子系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，IEC61508是用于工業(yè)領(lǐng)域的電子系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，IEC60730是用于家電行業(yè)電子系統(tǒng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖7 器件基本特性介紹

MCP251863支持兩種模式，一種是CAN2.0模式，另一種是CAN FD模式，在CAN2.0模式下只能發(fā)送接收CAN2.0的幀，而在CAN FD模式下，可以同時(shí)有CAN FD幀和CAN2.0幀兩種形式。

圖8 數(shù)據(jù)傳輸正常模式

數(shù)據(jù)要正常傳輸必須要設(shè)在normal模式下，如圖8所示。

其次，注意一下器件最高可以達(dá)到的bit rate，仲裁部分的nominal bit rate最大可達(dá)到1Mbps,而數(shù)據(jù)部分的data bit rate最大可達(dá)5Mbps。

最后，注意一下器件的溫度范圍，可以提供兩種溫度范圍的器件，125C工作溫度等級(jí)的E器件，和150C工作溫度等級(jí)的H器件，這兩種溫度范圍的器件都具有車(chē)規(guī)和非車(chē)規(guī)型號(hào)，值得注意的是這個(gè)器件對(duì)于AECQ100及AECQ006都進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)于AEC-Q100相對(duì)來(lái)說(shuō)比較常見(jiàn)，AEC-Q006順便在這里給大家解釋一下，同時(shí)列出AECQ100認(rèn)證的各個(gè)部分。

AEC-Q006A：2016Qualification Requirements for Components using Copper (Cu) Wire Interconnects（使用銅（Cu）線互連的部件的資格要求)

AEC - Q100 基于故障機(jī)制的集成電路壓力測(cè)試鑒定 -包含下面全部13份最新英文電子版標(biāo)準(zhǔn)文件

AEC-Q100H：2014Failure Mechanism Based Stress Test Qualification For Integrated Circuits (basedocument) - 基于失效機(jī)制的集成電路應(yīng)力測(cè)試資格認(rèn)證（基礎(chǔ)文件）

AEC-Q100-001C：1998Wire Bond Shear Test（線材剪切試驗(yàn)）

AEC-Q100-002E：2013Human Body Model (HBM) Electrostatic Discharge（ESD) Test(人體模型（HBM）靜電放電（ESD）測(cè)試）

AEC-Q100-003E：2003Machine Model (MM) Electrostatic Discharge Test （機(jī)器型號(hào) (MM) 靜電放電測(cè)試）（已停用）

AEC-Q100-004D：2012IC Latch-Up Test（IC鎖存測(cè)試）

AEC-Q100-005D1：2012Non-Volatile Memory Program/Erase Endurance, Data Retention, and OperationalLife Test （非易失性存儲(chǔ)器程序-擦除耐久性、數(shù)據(jù)保留和操作壽命測(cè)試）

AEC-Q100-006D：2003Electro-Thermally Induced Parasitic Gate Leakage Test (GL)-電熱誘導(dǎo)的寄生門(mén)漏電測(cè)試（GL) （已停用）

AEC-Q100-007B：2007Fault Simulation and Test Grading（故障模擬和測(cè)試分級(jí)）

AEC-Q100-008A：2003Early Life Failure Rate (早期壽命衰竭率）

AEC-Q100-009B：2007Electrical Distribution Assessment（配電評(píng)估）

AEC-Q100-010A：2003Solder Ball Shear Test（焊錫球的剪切試驗(yàn)）

AEC-Q100-011D：2019Charged Device Model (CDM) Electrostatic Discharge Test （帶電設(shè)備模型（CDM）靜電放電測(cè)試）

AEC-Q100-012：2006Short Circuit Reliability Characterization of Smart Power Devices for 12VSystems（12V 系統(tǒng)智能功率器件的短路可靠性表征）

二．器件pin腳說(shuō)明及典型連接

圖9 器件pin腳說(shuō)明

MCP251863是一個(gè)SSOP-28的封裝，接下來(lái)，我們?yōu)g覽一下其pin腳說(shuō)明。

圖10 器件pin腳說(shuō)明

28個(gè)pin腳中，我們重點(diǎn)分析一些比較重要的pin，SCK,SDI,SDO,nCS為CAN芯片和主MCU之間連接的SPI接口pin，CANL,CANH是內(nèi)部的CAN收發(fā)器的輸出，直接連接到CAN bus物理總線，TXCAN,RXCAN是CAN FD控制器輸出和輸入pin，而TXD和RXD是內(nèi)部CAN收發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出，TXD接TXCAN作為發(fā)送界面，RXCAN接RXD作為接收界面。典型參考原理圖如圖11所示。

圖11 典型3.3V系統(tǒng)連接原理圖

簡(jiǎn)單check一下幾個(gè)電源pin的連接，VDD是CAN FD控制器的電源，VCC是CAN收發(fā)器的電源，而VIO是數(shù)字I/O的電源，這里示意圖中，MCU供電是3.3V,則VDD和VIO連接在一起供電3.3V,而收發(fā)器的電源單獨(dú)供電5V.

圖12 典型5V系統(tǒng)連接原理圖

當(dāng)MCU是5V供電時(shí)，情況比較簡(jiǎn)單，采用一個(gè)5V電源對(duì)VDD控制器供電和VIO供電，同時(shí)也用5V給收發(fā)器供電。

圖13 內(nèi)部框圖---CAN收發(fā)器部分

圖14 內(nèi)部框圖---CAN控制器部分

器件的內(nèi)部框圖參考如圖13，圖14，分別為收發(fā)器和控制器部分。

關(guān)于器件的細(xì)節(jié)部分不進(jìn)行探討，有興趣可以參考器件規(guī)格書(shū)。我們此處列出相關(guān)CAN控制器產(chǎn)品，供參考。

圖15 CAN控制器產(chǎn)品匯總

總結(jié): 簡(jiǎn)單總結(jié)MCP251863這個(gè)集成CAN FD控制器和CAN收發(fā)器的CAN芯片的一些基礎(chǔ)問(wèn)題，典型信息方便查閱參考。