MCP2551中文资料

2005MicrochipTechnologyInc.DS21667D_CN第1页MCP2551特性•支持1Mb/s的运行速率•满足ISO-11898标准物理层要求•适合12V和24V系统•斜率外部控制，减少RFI•自动检测TXD输入端的接地错误（恒显性）•上电复位和电压事件欠压保护•未上电节点或欠压不会影响CAN总线•低电流待机操作•短路保护（正负电池电压）•高压瞬态保护•自动热关断保护•可连接节点高达112个•采用差分总线，具有很强的抗噪特性•温度范围：-工业级（I）：-40°C至+85°C-扩展级（E）：-40°C至+125°C封装类型框图RSCANHCANLVREFTXDVSSVDDRXD12348765PDIP/SOICMCP2551热关断VDDVSSCANHCANLTXDRSRXDVREFVDD斜率控制上电复位参考电压接收器GND0.5VDD显性检测驱动控制TXD高速CAN收发器MCP2551DS21667D_CN第2页2005MicrochipTechnologyInc.注：2005MicrochipTechnologyInc.DS21667D_CN第3页MCP25511.0器件概述MCP2551是一个可容错的高速CAN器件，可作为CAN协议控制器和物理总线接口。MCP2551可为CAN协议控制器提供差分收发能力，它完全符合ISO-11898标准，包括能满足24V电压要求。它的工作速率高达1Mb/s。典型情况下，CAN系统上的每个节点都必须有一个器件，把CAN控制器生成的数字信号转化成为适合总线传输（差分输出）的信号。它也为CAN控制器和CAN总线上的高压尖峰信号之间加入了缓冲器，这些高压尖峰信号可能是由外部器件产生（EMI、ESD和电气瞬态等）。1.1发送器功能CAN总线有两个状态：显性状态和隐性状态。显性状态发生在CANH和CANL之间的差分电压高于定义值（如1.2V）的时候。隐性状态发生在该差分电压低于某个定义值（典型值为0V）的时候。显性状态和隐性状态分别对应于TXD输入引脚的低电平和高电平。但是，一个由别的CAN节点触发的显性状态将会改写CAN总线上的隐性状态。1.1.1昀大节点数MCP2551的CAN输出可以驱动昀小为45Ω的负载，昀多允许连接112个节点（假设昀小差分输入阻抗为20kΩ和标称终端电阻为120Ω）。1.2接收器功能RXD输出引脚反映的是CANH和CANL之间的差分总线电压值。RXD输出引脚的低状态和高状态分别对应于CAN总线的显性和隐性状态。1.3内部保护CANH和CANL可以免受CAN总线上电池短路和电气瞬态的影响。这一特性可以防止发送器的输出级在这样的错误条件下受到破坏。热关断电路在结点温度超过通常的标定值165°C的时候使输出驱动器停止工作，这样就进一步保护器件免受过多负载电流的影响。芯片其他部分仍然保持工作，但是由于发送器输出的功耗降低，芯片的温度也随之降低。这一保护措施对于由短路引起的总线损坏是必需的。1.4操作模式RS引脚可选择三种操作模式：•高速•斜率控制•待机三种模式的总结参见表1-1。在高速和斜率控制两种模式下，CANH和CANL信号驱动器通过内部控制来提供可控的对称性，以尽可能地减小EMI。此外，CANH和CANL上的信号传输斜率可以通过在引脚8（RS）与地之间连接的一个电阻来控制。斜率的大小与RS上的输出电流成正比，这样可以进一步减小EMI。1.4.1高速模式高速模式可以通过把RS引脚与VSS相连来实现。在这个模式下，发送器的输出驱动具有快速的输出上升和下降时间，可以满足高速CAN总线的速率要求。1.4.2斜率控制模式斜率控制模式可以通过限制CANH和CANL的上升下降时间来进一步减少EMI。斜率，也称为转换率（slewrate，SR），受RS和VOL（通常接地）之间的外接电阻（REXT）控制。斜率与RS引脚的输出电流成正比。由于电流主要取决于斜率控制电阻REXT阻值，所以可以选用不同的阻值来实现不同的转换率。图1-1显示了在不同斜率控制电阻的作用下，转换率的典型值。1.4.3待机模式如果把RS与高电平相连，器件就被置为待机模式，即休眠模式。在休眠模式下，发送器关断，接收器工作在更低电流状态下。控制器侧的接收引脚（RXD）仍然可以工作，但是工作在低速率状态下。与之相连的单片机可以通过监测RXD来了解CAN总线情况，并且通过RS引脚把收发器设为正常工作状态（在更高的总线速率下，CAN的第一条消息可能会丢失）。MCP2551DS21667D_CN第4页2005MicrochipTechnologyInc.表1-1：操作模式表1-2：收发器真值表图1-1：转换率与斜率控制电阻阻值的关系曲线模式Rs引脚电流RS引脚上的电压待机-IRS10µAVRS0.75VDD斜率控制10µA-IRS200µA0.4VDDVRS0.6VDD高速-IRS610µA0VRS0.3VDDVDDVRSTXDCANHCANL总线状态(1)RXD(1)4.5V≤VDD≤5.5VVRS0.75VDD0高低显性01或悬空未驱动未驱动隐性1VRS0.75VDDX未驱动未驱动隐性1VPORVDD4.5V（参见注3）VRS0.75VDD0高低显性01或悬空未驱动未驱动隐性1VRS0.75VDDX未驱动未驱动隐性10VDDVPORXX未驱动/无负载未驱动/无负载高阻态X注1：如果另一个总线节点在CAN总线上传送显性位，那么RXD是逻辑‘0’。2：X＝“不确定”。3：虽然输出不一定能满足ISO-11898规范，但是器件驱动器仍然能够工作。0510152025102030404960707690100110120阻值（kΩ）转换率V/uS2005MicrochipTechnologyInc.DS21667D_CN第5页MCP25511.5TXD稳定显性检测如果MCP2551检测到在TXD输入端的持续低电平，它将禁止CANH和CANL的输出驱动器功能，以避免CAN总线上数据混乱。如果TXD保持低电平超过1.25ms（昀小值），就禁止驱动功能。这就意味着每比特的时间昀大是62.5µs（总线速率为16kb/s），允许在多个比特错误和一系列帧错误的情况下传输高达20个的连续显性比特位。只要TXD保持为低电平状态，驱动器就保持禁止。TXD的上升沿将复位定时器逻辑并使能CANH和CANL输出驱动器。1.6上电复位当器件上电时，CANH和CANL保持高阻态直到VDD到达电压VPORH。并且，如果当VDD到达VPORH时TXD是低电平，CANH和CANL仍将保持高阻态。只有在TXD被置为高电平时，CANH和CANL才被激活。一旦上电，如果VDD电压低于VPORL，CANH和CANL将进入高阻态，提供正常操作中的欠压保护。1.7引脚描述表1-3为8个引脚信息。表1-3：MCP2551引脚1.7.1发送器数据输入（TXD）TXD是一个TTL兼容输入引脚。该引脚上的数据通过CANH和CANL差分输出引脚输出。它通常与CAN控制器的发送器数据输出相连。当TXD为低电平时，CANH和CANL为显性状态。当TXD为高电平时，CANH和CANL为隐性状态，此时假设另外的CAN节点没有以显性状态驱动CAN总线。TXD拥有一个内部的上拉电阻（通常为25kΩ，连接到VDD）。1.7.2接地端（VSS）接地引脚。1.7.3电源端（VDD）正电源引脚。1.7.4接收器数据输出（RXD）RXD是一个CMOS兼容输出引脚，它根据CANH和CANL引脚上的差分信号决定驱动高电平还是低电平。它通常与CAN控制器的接收器数据输入相连。当CAN总线为隐性时RXD处于高电平，当CAN总线为显性的时候它为低电平。1.7.5参考电压（VREF）参考电压输出（定义为VDD/2）。1.7.6CAN低电压端（CANL）CANL输出驱动CAN差分总线的低端。该引脚同时与接收器输入比较器内部相连。1.7.7CAN高电压端（CANH）CANH输出驱动CAN差分总线的高端。该引脚同时与接收器输入比较器内部相连。1.7.8斜率电阻输入（RS）RS引脚通过外部偏置电阻选择高速、斜率控制或待机模式。引脚编号引脚名称引脚功能1TXD发送器数据输入2VSS接地3VDD提供电压4RXD接收器数据输出5VREF参考输出电压6CANLCAN低电压I/O7CANHCAN高电压I/O8RS斜率控制输入MCP2551DS21667D_CN第6页2005MicrochipTechnologyInc.注：2005MicrochipTechnologyInc.DS21667D_CN第7页MCP25512.0电气特性2.1术语和定义ISO-11898中定义了许多术语来描述一个CAN收发器器件的电气特性。这些术语和定义现总结如下。2.1.1总线电压VCANL和VCANH表示总线上CANL和CANH相对于各CAN节点地的电压。2.1.2共模总线电压范围在VCANL和VCANH相对于地的边界电压范围之内，即使连接的CAN节点数目达到昀多，也可以正常运作。2.1.3（CAN节点上的）内部差分电容CDIFF当CAN节点未与总线相连的时候（见图2-1），在隐性状态下CANL和CANH之间的电容。2.1.4（CAN节点上的）内部差分电阻RDIFF当CAN的节点未与总线相连的时候（见图2-1），在隐性状态下CANL和CANH之间的电阻。2.1.5（CAN总线的）差分电压VDIFF双线CAN总线的差分电压，其值为VDIFF=VCANH-VCANL。2.1.6（CAN节点）内部电容CIN当CAN节点未与总线相连的时候（见图2-1），在隐性状态下CANL（或CANH）与地之间的电容。2.1.7（CAN节点）内部电阻RIN当CAN节点未与总线相连的时候（见图2-1），在隐性状态下CANL（或CANH）与地之间的电阻。图2-1：物理层定义RINRINRDIFFCINCINCDIFFCANLCANHGROUNDECUMCP2551DS21667D_CN第8页2005MicrochipTechnologyInc.绝对昀大额定值†VDD.............................................................................................................................................................................7.0VTXD、RXD、VREF和VS上的直流电压..........................................................................................-0.3V至VDD+0.3VCANH和CANL上的直流电压（注1）......................................................................................................-42V至+42V引脚6和7上的瞬态电压（注2）..........................................................................................................-250V至+250V储存温度.................................................................................................................................................-55°C至+150°C工作环境温度........................................................