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
    • 32位时间戳
    • 总线健康诊断和错误计数器
    • 差分接收器，共模范围宽
    • 通过CAN总线提供远程唤醒功能——模式唤醒 (WUP)，符合ISO 11898-2: 2016，3.8μs活动滤波器时间
    • 功能行为可在所有电源条件下预测
    • 收发器在断电时从总线断开
    • RXD逆行钳位检测
    • 总线引脚上高ESD处理能力
    • 总线引脚在汽车环境中具有瞬态保护功能
    • 传输数据 (TXD) 显性超时功能
    • VCC上欠压保护
    • CANH/CANL短路和过热保护
  • 内置安全功能
    • 环回模式
    • SPI命令，带CRC，用于检测SPI接口上的噪声
    • 用于SRAM 2位检测的ECC
    • 上电复位 (POR)
    • 电压监控（VCC、VIO）
    • 过热检测
    • RXD逆行钳位检测
    • TXD显性状态超时

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：

1. ‌CAN FD控制器模块‌：实现CAN FD协议，包含FIFO和过滤器
2. ‌SPI接口‌：用于通过访问特殊功能寄存器(SFR)和RAM来控制设备
3. ‌RAM控制器‌：仲裁SPI和CAN FD控制器模块之间的RAM访问
4. ‌消息RAM‌：用于存储消息对象的数据
5. ‌振荡器‌：生成CAN时钟
6. ‌内部LDO和POR电路‌
7. ‌I/O控制‌
8. ‌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：

1. ‌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
2. ‌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
3. ‌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

1. ‌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
2. ‌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：

1. ‌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
2. ‌ 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

1. ‌PCB布局建议‌：
   • 保持CAN总线走线对称
   • 最小化收发器与连接器之间的走线长度
   • 提供良好的电源去耦
2. ‌EMC优化‌：
   • 使用共模扼流圈抑制共模噪声
   • 考虑添加TVS二极管保护总线引脚
   • 确保良好的接地平面
3. ‌热管理‌：
   • 在高环境温度应用中注意散热设计
   • 监控总线短路情况，防止过热

六、应用场景

MCP251863特别适合以下应用领域：

1. ‌汽车电子‌：
   • 车载网络网关
   • 车身控制模块
   • 高级驾驶辅助系统(ADAS)
2. ‌工业自动化‌：
   • 工业控制系统
   • 机器人控制
   • 现场设备网络
3. ‌医疗设备‌：
   • 医疗诊断设备
   • 患者监护系统
4. ‌航空航天‌：
   • 航空电子设备
   • 卫星子系统