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mcp25625 中文文档.pdf

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一般特性:
CAN控制器特性:
CAN收发器特性:
说明:
封装类型
1.0 器件概述
1.1 框图
图1-1:MCP25625框图
1.2 引脚说明
表1-1:MCP25625引脚说明
1.3 典型应用
图1-2:MCP25625与3.3V单片机接口
2.0 工作模式
2.1 CAN控制器的工作模式
2.2 CAN收发器的工作模式
2.3 配置模式
2.4 正常模式
2.5 休眠模式/待机模式
2.5.1 唤醒功能
2.6 仅监听模式
2.7 环回模式
3.0 CAN控制器
3.1 CAN模块
3.2 控制逻辑
3.3 SPI协议模块
图3-1:CAN控制器框图
3.4 CAN缓冲区和过滤器
图3-2:CAN缓冲区和协议引擎
3.5 CAN协议引擎
3.5.1 协议有限状态机
3.5.2 循环冗余校验
3.5.3 错误管理逻辑
3.5.4 位时序逻辑
图3-3:CAN协议引擎框图
3.6 报文发送
3.6.1 发送缓冲区
3.6.2 发送优先级
3.6.3 启动发送
3.6.4 单触发模式
3.6.5 TxnRTS引脚
3.6.6 中止发送
图3-4:报文发送流程图
3.7 报文接收
3.7.1 报文接收缓冲
3.7.1.1 报文组合缓冲区
3.7.1.2 RXB0和RXB1
3.7.1.3 接收标志/中断
3.7.2 接收优先级
3.7.2.1 滚存
3.7.2.2 RXM位
3.7.3 帧开始信号
3.7.4 RX0BF和RX1BF引脚
3.7.4.1 已禁止
3.7.4.2 配置为缓冲区满
图3-5:帧开始信号
3.7.4.3 配置为数字输出
表3-1:配置RXNBF引脚
图3-6:接收缓冲区框图
图3-7:报文接收流程图
3.7.5 报文验收过滤器和屏蔽器
3.7.5.1 数据字节过滤
3.7.5.2 过滤器匹配
表3-2:过滤器/屏蔽器真值表
图3-8:对CAN帧进行屏蔽和过滤
3.7.5.3 FILHIT位
3.7.5.4 多过滤器匹配
3.7.5.5 配置屏蔽器和过滤器
图3-9:报文验收屏蔽和过滤操作
3.8 CAN位时间
公式3-1:标称比特率/标称位时间
公式3-2:时间份额
公式3-3:每个NBT的TQ数
图3-10:标称位时间的组成
3.8.1 采样点
公式3-4:采样点
3.8.2 信息处理时间
3.8.3 同步
3.8.4 同步跳转宽度
3.8.5 振荡器容差
公式3-5:振荡器容差
公式3-6:条件1
公式3-7:条件2
3.8.6 传播延时
公式3-8:最大传播延时
图3-11:传播延时
3.8.7 位时间配置示例
表3-3:步进式寄存器配置示例
3.9 错误检测
3.9.1 CRC错误
3.9.2 应答错误
3.9.3 格式错误
3.9.4 位错误
3.9.5 填充错误
3.9.6 错误状态
3.10 错误模式和错误计数器
图3-12:错误模式状态图
3.11 中断
3.11.1 中断代码位
表3-4:ICOD<2:0>解码
3.11.2 发送中断
3.11.3 接收中断
3.12 报文错误中断
3.12.1 总线活动唤醒中断
3.12.2 错误中断
3.12.2.1 接收器溢出
3.12.2.2 接收器警告
3.12.2.3 发送器警告
3.12.2.4 接收器被动错误
3.12.2.5 发送器被动错误
3.12.2.6 总线关闭
3.12.3 中断应答
3.13 振荡器
3.13.1 振荡器起振定时器
3.13.2 CLKOUT引脚
图3-13:晶体谐振器/陶瓷谐振器操作
图3-14:外部时钟源
图3-15:外部串联谐振晶振电路
表3-5:陶瓷谐振器的电容选择
表3-6:晶振的电容选择
3.14 复位
图3-16:RESET引脚配置示例
4.0 寄存器映射
表4-1:CAN控制寄存器映射
表4-2:控制寄存器汇总
4.1 报文发送寄存器
寄存器4-1:TXBnCTRL——发送缓冲区n控制寄存器(地址:30h、40h和50h)
寄存器4-2:TXRTSCTRL——TXnRTS引脚控制和状态寄存器(地址:0Dh)
寄存器4-3:TXBnSIDH——发送缓冲区n标准标识符高位(地址:31h、41h和51h)
寄存器4-4:TXBnSIDL——发送缓冲区n标准标识符低位(地址:32h、42h和52h)
寄存器4-5:TXBnEID8——发送缓冲区n扩展标识符高位(地址:33h、43h和53h)
寄存器4-6:TXBnEID0——发送缓冲区n扩展标识符低位(地址:34h、44h和54h)
寄存器4-7:TXBnDLC——发送缓冲区n数据长度码(地址:35h、45h和55h)
寄存器4-8:TXBnDm——发送缓冲区n数据字节m(地址:36h - 3Dh、46h - 4Dh和56h - 5Dh)
4.2 报文接收寄存器
寄存器4-9:RXB0CTRL——接收缓冲区0控制(地址:60h)
寄存器4-10:RXB1CTRL——接收缓冲区1控制(地址:70h)
寄存器4-11:BFPCTRL——RXnBF引脚控制和状态(地址:0Ch)
寄存器4-12:RXBnSIDH——接收缓冲区n标准标识符高位(地址:61h和71h)
寄存器4-13:RXBnSIDL——接收缓冲区n标准标识符低位(地址:62h和72h)
寄存器4-14:RXBnEID8——接收缓冲区n扩展标识符高位(地址:63h和73h)
寄存器4-15:RXBnEID0——接收缓冲区n扩展标识符低位(地址:64h和74h)
寄存器4-16:RXBnDLC——接收缓冲区n数据长度码(地址:65h和75h)
寄存器4-17:RXBnDm——接收缓冲区n数据字节m(地址:66h - 6Dh和76h - 7Dh)
4.3 验收过滤寄存器
寄存器4-18:RXFnSIDH——过滤器n标准标识符高位(地址:00h、04h、08h、10h、14h和18h)
寄存器4-19:RXFnSIDL——过滤器n标准标识符低位(地址:01h、05h、09h、11h、15h和19h)
寄存器4-20:RXFnEID8——过滤器n扩展标识符高位(地址:02h、06h、0Ah、12h、16h和1Ah)
寄存器4-21:RXFnEID0——过滤器n扩展标识符低位(地址:03h、07h、0Bh、13h、17h和1Bh)
寄存器4-22:RXMnSIDH——屏蔽器n标准标识符高位(地址:20h和24h)
寄存器4-23:RXMnSIDL——屏蔽器n标准标识符低位(地址:21h和25h)
寄存器4-24:RXMnEID8——屏蔽器n扩展标识符高位(地址:22h和26h)
寄存器4-25:RXMnEID0——屏蔽器n扩展标识符低位(地址:23h和27h)
4.4 位时间配置寄存器
寄存器4-26:CNF1——配置1(地址:2Ah)
寄存器4-27:CNF2——配置2(地址:29h)
寄存器4-28:CNF3——配置3(地址:28h)
4.5 错误检测寄存器
寄存器4-29:TEC——发送错误计数器(地址:1Ch)
寄存器4-30:REC——接收错误计数器(地址:1Dh)
寄存器4-31:EFLG——错误标志(地址:2Dh)
4.6 中断寄存器
寄存器4-32:CANINTE——中断允许(地址:2Bh)
寄存器4-33:CANINTF——中断标志(地址:2Ch)
4.7 CAN控制寄存器
寄存器4-34:CANCTRL——CAN控制寄存器(地址:XFh)
寄存器4-35:CANSTAT——CAN状态寄存器(地址:XEh)
5.0 SPI接口
表5-1:SPI指令集
5.1 RESET指令
5.2 READ指令
5.3 READ RX BUFFER指令
5.4 WRITE指令
5.5 LOAD TX BUFFER指令
5.6 REQUEST-TO-SEND(RTS)指令
5.7 READ STATUS指令
5.8 RX STATUS指令
5.9 BIT MODIFY指令
图5-1:Bit Modify指令
图5-2:Read指令
图5-3:Read RX Buffer指令
图5-4:Byte Write指令
图5-5:LOAD TX BUFFER指令
图5-6:REQUEST-TO-SEND(RTS)指令
图5-7:BIT Modify指令
图5-8:Read Status指令
图5-9:RX STATUS指令
图5-10:SPI输入时序
图5-11:SPI输出时序
6.0 CAN收发器
图6-1:CAN收发器框图
6.1 发送器功能
6.2 接收器功能
6.3 内部保护
6.4 恒显性检测
6.5 上电复位(POR)和欠压检测
6.6 引脚说明
6.6.1 发送器数据输入引脚(Txd)
6.6.2 电源接地引脚(Vss)
6.6.3 电源电压引脚(VDDa)
6.6.4 接收器数据输出引脚(Rxd)
6.6.5 Vio引脚
6.6.6 CAN低电压引脚(CANL)
6.6.7 CAN高电压引脚(CANH)
6.6.8 待机模式输入引脚(STBY)
6.6.9 外露散热焊盘(EP)
7.0 电气特性
7.1 绝对最大值
7.2 CAN控制器特性
表7-1:直流特性
表7-2:振荡器时序特性
表7-3:CAN接口交流特性
表7-4:复位交流特性
表7-5:CLKOUT引脚交流特性
表7-6:SPI接口交流特性
图7-1:帧开始引脚交流特性
7.3 CAN收发器特性
7.3.1 直流特性
7.3.2 交流特性
图7-2:物理位表示和简化的偏置实现
图7-3:测试负载条件
图7-4:电气特性的测试电路
图7-5:汽车瞬态的测试电路
图7-6:接收器迟滞
图7-7:交流特性时序图
图7-8:从待机状态唤醒的时序图
图7-9:恒显性定时器复位检测
7.4 热规范
7.5 术语和定义
7.5.1 总线电压
7.5.2 共模总线电压范围
7.5.3 (CAN节点的)内部差分电容Cdiff
7.5.4 (CAN节点的)内部差分电阻Rdiff
7.5.5 (CAN总线的)差分电压Vdiff
7.5.6 (CAN节点的)内部电容 Cin
7.5.7 (CAN节点的)内部电阻Rin
图7-10:物理层定义
8.0 封装信息
8.1 封装标识信息
附录A:版本历史
版本A(2014年3月)
产品标识体系
商标
全球销售及服务网点
MCP25625 带集成收发器的CAN 控制器 一般特性: • 带集成CAN收发器和串行外设接口(Serial Peripheral Interface,SPI)的独立CAN2.0B控制器 • 工作速度最高达1 Mbps • 待机电流极低(典型值为10 µA) • SPI时钟速度最高达10 MHz • 可直接连接到带2.7V 至5.5V I/O的单片机 • 采用28 引脚SSOP和28引脚6x6 QFN 封装 • 温度范围: - 扩展级(E):-40°C至+125°C CAN 控制器特性: • VDD:2.7 至5.5V • 实现了CAN 2.0B(ISO11898-1) • 三个带优先级和中止功能的发送缓冲区 • 两个接收缓冲区 • 提供六个过滤器和两个屏蔽器,可对前两个数据字 节进行可选过滤 • 支持SPI模式0,0和1,1 • 提供特定SPI命令来减少SPI 开销 • 缓冲区满引脚和请求发送引脚可配置为通用I/O • 一个中断输出引脚 CAN 收发器特性: • VDDA:4.5V 至5.5V • 满足ISO-11898-2和ISO-11898-5标准的物理层要求 • CAN总线引脚在器件未上电时处于断开状态 - 未上电节点或欠压事件不会增加 CAN 总线的 负载 • 接地故障检测: - 对TXD 的恒显性检测 - 对总线的恒显性检测 • VDDA引脚具有上电复位和欠压保护 • 防止因短路(正/ 负电池电压)而造成损坏 • 防止在汽车环境中出现瞬态高电压 • 自动热关断保护 • 适用于12V和24V系统 • 满足或超出严格的汽车设计要求(包括“汽车应用 中LIN、CAN 和FlexRay 接口的硬件要求”,版本 1.3,2012年5 月) • 采用差分总线,具有很强的抗噪特性 • CANH 和CANL上具有高ESD保护,符合 IEC61000-4-2 标准,高达±8 kV 说明: MCP25625 是一种兼具成本效益且占位面积小的完整 CAN解决方案,可轻松添加到带有SPI接口的单片机。 MCP25625 可直接连接到工作电压为2.7V 至5.5V 的单 片机,无需外部电平转换器。此外,MCP25625还可直 接连接到物理CAN 总线,满足CAN 高速收发器的所有 要求。 MCP25625满足汽车应用对高速(最高1 Mbps)、 低静态电流、电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)和静电放电(Electrostatic Discharge,ESD)的要求。  2014 Microchip Technology Inc. DS20005282A_CN 第1 页
MCP25625 封装类型 MCP25625 SSOP VIO NC CANL CANH STBY TX1RTS TX2RTS OSC2 OSC1 GND RX1BF RX0BF INT SCK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 RXD VDDA VSS NC TXD TX0RTS CLKOUT RXCAN TXCAN VDD RESET CS SO SI CS RESET VDD TXCAN RXCAN CLKOUT TX0RTS * 包括外露散热焊盘(EP);见表1-1。 MCP25625 6x6 QFN* K C S 6 2 T N I 5 2 I S 7 2 F B 0 X R F B 1 X R D N G 4 2 3 2 2 2 O S 8 2 1 2 3 4 5 6 EXP-29 7 0 8 9 1 1 1 2 1 3 1 4 1 S T R 1 X T S T R 2 X T D X R O V I L N A C H N A C C N 21 20 OSC1 OSC2 19 VDDA 18 17 16 15 VSS NC TXD STBY DS20005282A_CN 第2页  2014 Microchip Technology Inc.
MCP25625 1.0 器件概述 典型的CAN 解决方案包含实现了CAN 协议的CAN 控制 器以及用作物理 CAN 总线的接口的 CAN 收发器。 MCP25625 同时集成了CAN 控制器和CAN 收发器。因 此,它是一种完整的CAN 解决方案,可轻松添加到带 SPI接口的单片机。 图1-1: MCP25625 框图 VIO 1.1 框图 图1-1 给出了MCP25625 的框图。框图上半部分所示为 CAN收发器,更多详细信息,请参见第6.0节“CAN收 发器”。 框图下半部分所示为CAN 控制器,更多详细信息,请 参见第3.0节“CAN控制器”。 VDDA I/O POR UVLO VIO VIO TXD STBY LP_RX HS_RX CANH CANL CANH CANL RXD CS SCK SI SO INT RX0BF RX1BF Tx0RTS Tx1RTS Tx2RTS RESET SPI IF TX TX RX CAN CANH CANL VSS RXCAN TXCAN VDD GND OSC1 OSC2 CLKOUT  2014 Microchip Technology Inc. DS20005282A_CN 第3 页
MCP25625 1.2 引脚说明 表1-1列出了引脚说明。 表1-1: MCP25625 引脚说明 引脚名称 VIO NC CANL CANH STBY TX1RTS TX2RTS OSC2 OSC1 GND RX1BF RX0BF INT SCK SI SO CS RESET VDD TXCAN RXCAN CLKOUT TX0RTS TXD NC VSS VDDA RXD EP 6x6 QFN 11 14 12 13 15 8 9 20 21 22 23 24 25 26 27 28 1 2 3 4 5 6 7 16 17 18 19 10 29 SSOP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 — 模块 (注1) CAN收发器 — CAN收发器 CAN收发器 CAN收发器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN控制器 CAN收发器 — CAN收发器 CAN收发器 CAN收发器 — 引脚类型 说明 P — HV I/O HV I/O I I I O I P O O O I I O I I P O I O I I — P P O — CAN收发器的数字I/O 电源引脚 无连接 CAN低电平电压I/O CAN高电平电压I/O 待机模式输入 TXB1请求发送 TXB2请求发送 外部振荡器输出 外部振荡器输入 地 RXB1中断 RXB0中断 中断输出 SPI 时钟输入 SPI 数据输入 SPI 数据输出 SPI 片选输入 复位输入 CAN控制器的电源 向CAN收发器发送输出 接收来自CAN收发器的输入 时钟输出/SOF TXB0请求发送 发送来自CAN控制器的数据输入 无连接 地 CAN收发器的电源 接收将发送至CAN控制器的数据输出 外露散热焊盘 图注: P = 电源,I = 输入,O = 输出,HV = 高电压。 注 1: 更多信息,请参见第3.0节“CAN 控制器”和第6.0 节“CAN收发器”。 DS20005282A_CN 第4页  2014 Microchip Technology Inc.
MCP25625 CAN收发器的TXD和RXD引脚必须外部连接到CAN控制 器的TXCAN和RXCAN引脚。 SPI 接口用于配置和控制CAN控制器。 MCP25625 的INT 引脚向单片机发送中断信号。中断需 要由单片机通过SPI 清除。 RXXBF和TXXRTS的使用是可选的,因为这些引脚的功 能可通过SPI访问。RESET引脚也可通过10 k电阻上 拉至MCP25625的VDD。 CLKOUT 引脚为单片机提供时钟。 1.3 典型应用 图1-2 给出了MCP25625 的典型应用示例。在本示例 中,单片机的工作电压为3.3V。 VDDA为CAN收发器供电并且必须连接到5V。 MCP25625 的VDD 和VIO 连接到单片机的VDD。数字电 源的电压范围为2.7V 至5.5V。因此,MCP25625 的I/O 可直接连接到单片机,无需电平转换器。 图1-2: MCP25625 与3.3V单片机接口 VBAT 5V LDO 3.3V LDO 0.1 µF VDD 0.1 µF 0.1 µF 0.1 µF VIO VDDA CANH VDD TXD RXD RXCAN CANL 120 CANH CANL ® C P I RA0 RA1 SCK SDO SDI INT0 INT1 INT2 RA2 RA3 RA4 RA5 OSC1 VSS TXCAN STBY CS SCK SI SO INT 5 2 6 5 2 P C M RX0BF RX1BF TX0RTS TX0RTS TX0RTS OSC2 RESET CLKOUT GND OSC1 VSS 22 pF 22 pF  2014 Microchip Technology Inc. DS20005282A_CN 第5 页
MCP25625 注: DS20005282A_CN 第6页  2014 Microchip Technology Inc.
MCP25625 2.4 正常模式 正常模式是MCP25625的标准工作模式。在此模式下, 器件将主动监视所有总线报文并生成应答位和错误帧 等。只有在正常模式下,MCP25625 才能在CAN 总线 上传输报文。 CAN控制器和CAN 收发器必须处于正常模式。 2.5 休眠模式/待机模式 CAN 控制器具有内部休眠模式,用于最大程度降低器 件的电流消耗。即使MCP25625 处于休眠模式,SPI 接 口仍保持正常的读操作,以允许访问所有寄存器。 休眠模式通过CANCTRL 寄存器中的REQOP 位选择。 CANSTAT寄存器中的OPMOD位指示工作模式。应在将 休眠命令发送到MCP25625后读取这些位。MCP25625 将保持工作状态,直至这些位指示器件已经进入休眠模 式,才真正处于休眠模式。 处于休眠模式时,MCP25625将停止其内部振荡器。当 总线发生活动时或单片机通过SPI接口将CANINTF寄存 器中的WAKIF 位置1 来“产生”唤醒尝试(CANINTE 寄存器中的WAKIE 位也必须置1 以便产生唤醒中断) 时,将唤醒MCP25625。 CAN 收发器必须处于待机模式以便利用收发器的低待 机电流。唤醒单片机后,必须通过STBY 引脚使收发器 返回正常模式。 2.0 工作模式 CAN 控制器的工作模式 2.1 CAN控制器有五种工作模式: • 配置模式 • 正常模式 • 休眠模式 • 仅监听模式 • 环回模式 工作模式通过CANCTRL 寄存器中的REQOP 位选择 (见寄存器4-34)。 切换模式时,在所有等待发送的报文发送完成前,模式 不会发生实际变化。请求的模式必须通过读取CANSTAT 寄存器中的OPMOD位来验证(见寄存器4-35)。 CAN 收发器的工作模式 2.2 CAN收发器有两种工作模式: • 正常模式 • 待机模式 通过向STBY 引脚施加低电平来选择正常模式。驱动器 块处于工作状态,可驱动总线引脚。CANH 和CANL 上 输出信号的斜率经过优化,可最大程度减少电磁辐射 (Electromagnetic Emission,EME)。高速差分接收 器处于活动状态。 通过向STBY 引脚施加高电平来选择待机模式。待机模 式下,发送器以及接收器的高速部分被关闭,以最大程 度降低功耗。低功耗接收器和唤醒滤波器被使能,以监 视 总 线 活 动。由 于 使 能 了 唤 醒 滤 波 器,接 收 引 脚 (RXD)将延迟CAN总线的表示。 2.3 配置模式 激活前必须先初始化MCP25625。该操作只能在器件处 于配置模式下时进行。上电或复位后将自动选择配置模 式,也可通过将CANCTRL寄存器中的REQOP位置1从 任何其他模式进入配置模式。进入配置模式后,所有错 误计数器将清零。以下寄存器只能在配置模式下修改: • CNF1、CNF2和CNF3 • TXRTSCTRL • 验收过滤寄存器  2014 Microchip Technology Inc. DS20005282A_CN 第7 页
2.7 环回模式 环回模式允许在内部将报文从发送缓冲区发送到接收缓 冲区,无需通过CAN 总线实际发送报文。此模式可用 于系统开发和测试。 在此模式下,ACK 位将被忽略,器件将像接收来自其 他节点的报文一样接收自身发送的报文。环回模式是 一种安静模式,即器件在该状态下不会发送任何报文 (包括错误标志或应答信号)。TXCAN 引脚将处于隐 性状态。 可使用过滤器和屏蔽器仅将特定的报文载入接收寄存 器。可将屏蔽器全部设置为零来进入能接收所有报文的 模式。将CANCTRL寄存器中的REQOP位置1可激活环 回模式。 MCP25625 唤醒功能 2.5.1 CAN 收发器将监视CAN 总线活动。收发器内部的唤醒 滤波器将被使能以防止噪声导致唤醒。如果CAN 总线 上存在活动,则RXD引脚将变为低电平。CAN总线唤醒 功能要求CAN收发器的两个电源电压(VDDA和VIO)均 处于有效范围内。 CAN 控制器会检测RXCAN 引脚上的下降沿,如果使能 了唤醒中断,则会中断单片机。 由于休眠模式下内部振荡器处于关闭状态,因此唤醒后 需要一段时间让振荡器起振,并使器件能够接收报文。 振荡器起振定时器(Oscillator Start-up Timer,OST) 定义为128 TOSC。 器件将忽略导致其从休眠模式中唤醒的报文以及器件 “唤醒”期间的任何报文。器件在仅监听模式下唤醒。 单片机必须将CAN 控制器和CAN 收发器都设置为正常 模式,然后MCP25625才能在总线上通信。 2.6 仅监听模式 在仅监听模式下,可通过配置RXBnCTRL 寄存器中的 RXM<1:0>位使MCP25625接收所有报文(包括有错误 的报文)。此模式可用于总线监视应用或检测“热插 拔”情况下的波特率。 进行自动波特率检测时,至少需要有其他两个正在相互 通信的节点。可通过测试不同的值直至接收到有效报 文,从经验上检测波特率。 仅监听模式是一种安静模式,即器件在该模式下不会 发送任何报文(包括错误标志或应答信号)。在仅监 听模式下,无论过滤器和屏蔽器或者RXBxCTRL 寄存 器模式位中的RXM 位的设置为何,都会接收有效报文 和无效报文。在此状态下,错误计数器将被复位并禁 止。将CANCTRL 寄存器中的REQOP位置1 可激活仅 监听模式。 DS20005282A_CN 第8页  2014 Microchip Technology Inc.
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