MCP251863 CAN FD控制器技术解析与应用指南
Microchip Technology MCP251863外部CAN FD控制器在小尺寸封装中集成了 CAN FD控制器 (MCP2518FD) 和集成收发器 (ATA6563)。MCP251863允许通过SPI连接到微控制器。此外，可以快速将CAN FD通道添加到缺少CAN FD外设或仅具有几个CAN FD通道的微控制器上。Microchip MCP251863外部CAN FD控制器支持经典格式 (CAN 2.0B) 和CAN灵活数据速率 (CAN FD) 格式中的CAN帧格式，符合ISO 11898-1:2015标准。集成的高速CAN FD收发器符合ISO 11898-2:2016和SAE J 2962-2 CAN标准。该收发器在待机模式下具有非常低的电流消耗，并可通过CAN总线实现唤醒功能。
数据手册：*附件：Microchip Technology MCP251863外部CAN FD控制器数据手册.pdf
特性
- 仲裁比特率高达1Mbps
- 数据比特率高达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
- 温度范围：
- 扩展温度范围：-40°C至+125°C
- 宽 (H) 温度范围：-40°C至+150°C
- ISO 26262功能安全就绪
- 低电磁辐射 (EME) 和高
- 电磁抗扰度 (EMI)
- 符合AEC-Q100和AEC-Q006标准
- SSOP28封装
- 消息FIFO
- 31个FIFO，可配置为发送或接收FIFO
- 32个灵活的滤波器和屏蔽对象
- 一个发送队列
- 其他
- 内置安全功能
- 温度范围：
框图
MCP251863 CAN FD控制器技术解析与应用指南
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，内置CAN FD收发器。这款芯片为需要添加CAN FD通道但缺乏足够CAN外设或通道的微控制器提供了经济高效的解决方案。
关键特性：
- 双协议支持：兼容ISO 11898-1:2015标准，同时支持经典CAN 2.0B帧格式和CAN FD帧格式
- 高性能传输：仲裁比特率高达1Mbps，数据比特率高达5Mbps
- 宽温度范围：提供扩展温度（-40°C至+125°C）和高温度（-40°C至+150°C）版本
- 安全认证：符合AEC-Q100和AEC-Q006汽车级认证
- 低EMI设计：具有低电磁辐射(EME)和高电磁抗扰度(EMI)
二、架构与功能模块
1. 系统架构
MCP251863包含以下主要功能模块：
- CAN FD控制器模块：实现CAN FD协议，包含FIFO和过滤器
- SPI接口：用于通过访问特殊功能寄存器(SFR)和RAM来控制设备
- RAM控制器：仲裁SPI和CAN FD控制器模块之间的RAM访问
- 消息RAM：用于存储消息对象的数据
- 振荡器：生成CAN时钟
- 内部LDO和POR电路
- I/O控制
- CAN FD收发器
2. 核心功能特点
CAN FD控制器特性：
- 消息FIFO：31个可配置为发送或接收的FIFO
- 发送队列(TXQ) ：基于优先级位域的消息传输优先级管理
- 发送事件FIFO(TEF) ：带32位时间戳
- 灵活过滤：32个灵活过滤器和掩码对象
- 时间戳：32位自由运行时间基准计数器
- 诊断功能：总线健康诊断和错误计数器
收发器特性：
- 符合ISO 11898-2:2016和SAE J2962-2标准
- 远程唤醒能力
- 高静电放电(ESD)处理能力
- 总线引脚保护，防止汽车环境中的瞬变
- TXD主导超时功能
- 低最大待机电流(12µA)
三、典型应用设计
1. 硬件接口设计
MCP251863可以直接与工作在2.7V至5.5V的微控制器接口，无需外部电平转换器。典型应用电路包括：
- 电源设计：
- VDD连接至微控制器电源(2.7-5.5V)
- VCC连接至5V电源(用于收发器)
- 建议使用0.1μF去耦电容
- SPI接口：
- 支持高达20MHz的SPI时钟速度
- 支持SPI模式0,0和1,1
- 寄存器排列方式优化了SPI访问效率
- CAN总线接口：
- CANH和CANL引脚需要连接适当终端电阻
- 建议在CANH和CANL之间添加共模扼流圈以提高EMI性能
2. 软件配置流程
- 初始化步骤：
- 通过SPI接口配置设备
- 设置CAN FD控制器模块的操作模式
- 配置比特率参数（Nominal Bit Time和Data Bit Time）
- 初始化FIFO和过滤器
- 典型工作流程：
- 配置模式下设置所有参数
- 切换到正常模式开始通信
- 通过中断或轮询方式处理接收和发送事件
四、高级功能与优化
1. 错误处理与诊断
MCP251863提供全面的错误检测和处理机制：
- 错误计数器：独立的发送和接收错误计数器
- 错误状态：提供错误被动、总线关闭等状态指示
- 错误中断：可配置的错误中断使能
- 诊断寄存器：详细记录最后一次错误类型和地址
2. 低功耗管理
设备支持多种低功耗模式：
- 睡眠模式：
- 典型待机电流仅15µA
- 可通过SPI接口或CAN总线活动唤醒
- 低功耗模式(LPM) ：
- 典型电流低于10µA
- 需要重新初始化寄存器
3. 时间同步与时间戳
- 32位自由运行时间基准计数器
- 可配置的预分频器
- 支持在接收和发送消息时捕获时间戳
- 时间戳分辨率可配置
五、设计注意事项
六、应用场景
MCP251863特别适合以下应用领域：
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