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CAN總線擴(kuò)充器MCP25050
摘要：介紹了MicroChip公司生產(chǎn)的CAN總線I/O擴(kuò)充器MCP25050的主要特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳定義及工作原理，給出了用MCP25050擴(kuò)充CAN節(jié)點(diǎn)的典型應(yīng)用電路原理圖。關(guān)鍵詞：CAN總線 擴(kuò)充器 MCP25050
１ 概述
ＭｉｃｒｏＣｈｉｐ公司生產(chǎn)的ＣＡＮ(Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔ-ｗｏｒｋ)總線Ｉ／Ｏ擴(kuò)充器ＭＣＰ２５０５０，可用于在ＣＡＮ總線系統(tǒng)中擴(kuò)充ＣＡＮ總線節(jié)點(diǎn)，它可以獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)ＣＡＮ節(jié)點(diǎn)而不需要再加微控制器。該器件采用１４腳小型封裝和低功耗ＣＭＯＳ工藝技術(shù)，可在２．７～５．５Ｖ電壓范圍內(nèi)正常工作。它能夠支持的ＣＡＮ２．０Ｂ標(biāo)準(zhǔn)位速率可達(dá)１Ｍｂｉｔ／ｓ；ＮＣＰ２５０５０內(nèi)含一個(gè)可編程的屏蔽器、二個(gè)可編程的接收過(guò)濾器、４路１０位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、兩路ＰＷＭ輸出、三個(gè)自動(dòng)傳送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、兩個(gè)接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)及低功耗工作方式；其芯片配置信息可通過(guò)ＣＡＮ總線在線修改，并可工作在１－ＷｉｒｅＣＡＮ總線工作模式；同時(shí)，它還可使系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程輸入和輸出功能。因此，在擴(kuò)充簡(jiǎn)單的瘦客戶ＣＡＮ總線遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)時(shí)，使用它會(huì)帶來(lái)意想不到的便利。
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２�。停茫校玻担埃担皟�(nèi)部結(jié)構(gòu)
ＭＣＰ２５０５０內(nèi)部功能圖如圖１所示，引腳圖如圖２所示。從圖中可看出：該器件主要由用戶存儲(chǔ)區(qū)、時(shí)鐘產(chǎn)生器、控制邏輯、ＣＡＮ協(xié)議模塊、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換和ＰＷＭ模塊組成。以下分別介紹：
控制邏輯部分主要起著把其它幾部分接合在一起的作用，另外它還控制數(shù)據(jù)的傳送和接收以及在上電初始化時(shí)對(duì)內(nèi)部寄存器的控制操作。
時(shí)鐘產(chǎn)生器部分可為其它芯片提供時(shí)鐘脈沖。
用戶存儲(chǔ)區(qū)是一塊ＲＯＭ區(qū)，主要是一些控制寄存器，利用它可以先對(duì)用戶存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行編程，以使ＭＣＰ２５０５０在上電復(fù)位后工作在用戶事先定義的模式。這些寄存器可通過(guò)ＣＡＮ總線來(lái)訪問(wèn)。
Ａ／Ｄ部分主要是對(duì)輸入的模擬信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。
ＣＡＮ協(xié)議模塊主要是對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行ＣＡＮ數(shù)據(jù)包的封裝，或是對(duì)接收到的ＣＡＮ數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包。它有二個(gè)彼此獨(dú)立的接收緩沖區(qū)，且每個(gè)接收緩沖區(qū)都有自己的接收過(guò)濾器。同時(shí)，錯(cuò)誤管理邏輯也位于此模塊內(nèi)。因此，ＣＡＮ協(xié)議模塊是ＭＣＰ２５０５０的核心模塊。
利用ＧＰＩＯ模塊可對(duì)八個(gè)輸入輸出引腳進(jìn)行管理，并可通過(guò)設(shè)置寄存器來(lái)使每個(gè)引腳工作在不同的方式。ＭＣＰ２５０５０各引腳功能說(shuō)明如表１所列。
表1 MCP2505的引腳功能說(shuō)明
復(fù)用功能
GP0/AN0 1 雙向IO口 模擬輸入通道0 GP1/AN1 2 雙向IO口 模擬輸入通道1 GP2/AN2/PWM1 3 雙向IO口 模擬輸入通道2/PWM輸出 GP3/AN3/PWM2 4 雙向IO口 模擬輸入通道3/PWM輸出 GP4/VREF- 5 雙向IO 參考電源負(fù)端 GP5/VREF+ 6 雙向IO口 參考電源正端 VSS 7 電源地線 無(wú) OSC1/CLKIN 8 外部晶體輸入 外部時(shí)鐘信號(hào)輸入 OSC2 9 外部晶體輸出 無(wú) GP6/CLKOUT 10 雙向IO口 時(shí)鐘信號(hào)輸出 GP7/RST/VPP 11 雙向IO口 復(fù)位端 RXCAN 12 CAN數(shù)據(jù)輸入 無(wú) TXCAN/TXRXCAN 13 CAN數(shù)據(jù)發(fā)送 1-Wire操作下的發(fā)送接收端 VDD 14 電源 無(wú)３ 工作原理
在ＭＣＰ２５０５０上電后，系統(tǒng)將首先進(jìn)入復(fù)位操作模式，此時(shí)它將會(huì)禁止接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)，Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器和ＰＷＭ也被禁止；而后ＭＣＰ２５０５０進(jìn)行自初始化，自初始化主要通過(guò)把用戶存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)讀入ＳＲＡＭ中實(shí)現(xiàn)；當(dāng)自初始化完成后，ＭＣＰ２５０５０將進(jìn)入正常工作模式，以準(zhǔn)備接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，這時(shí)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器和ＰＷＭ都可以正常工作；接下來(lái)ＭＣＰ２５０５０會(huì)在ＣＡＮ總線上發(fā)一個(gè)“在線”信號(hào)給網(wǎng)絡(luò)，以通知整個(gè)網(wǎng)絡(luò)存在這個(gè)站點(diǎn)。
ＭＣＰ２５０５０通過(guò)一個(gè)通用屏蔽器、二個(gè)接收過(guò)濾器及二個(gè)接收緩沖區(qū)來(lái)確定接收到的數(shù)據(jù)是否被接受。ＭＣＰ２５０５０有三種數(shù)據(jù)類型：信息請(qǐng)求數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)。其中信息請(qǐng)求數(shù)據(jù)是指ＭＣＰ２５０５０接收到的數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)則是指ＭＣＰ２５０５０回應(yīng)信息請(qǐng)求而發(fā)出的數(shù)據(jù)，而輸入數(shù)據(jù)指的是ＭＣＰ２５０５０接收到的可用來(lái)修改寄存器的數(shù)據(jù)。
ＭＣＰ２５０５０還具有自動(dòng)傳送功能，它有三個(gè)彼此獨(dú)立的發(fā)送數(shù)據(jù)ＩＤ：ＴＸＩＤ０、ＴＸＩＤ１和ＴＸＩＤ２。其中ＴＸＩＤ０用來(lái)發(fā)送“在線”信號(hào)，ＴＸＩＤ１用來(lái)發(fā)送“命令確認(rèn)”信號(hào)、接收緩沖區(qū)溢出信號(hào)和出錯(cuò)信息，ＴＸＩＤ２則用來(lái)傳送Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換結(jié)果。
４ 實(shí)際應(yīng)用
在傳統(tǒng)的ＣＡＮ總線系統(tǒng)中，如果需要再增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一般的做法是用一片ＭＣＵ?微控制器?和一片ＣＡＮ總線控制器?如ＳＪＡ１０００、ＭＣＰ２５１０等?為主來(lái)構(gòu)成。這樣雖然節(jié)點(diǎn)的功能很強(qiáng)，但在有些應(yīng)用中是完全不必要的，如在瘦客戶的ＣＡＮ應(yīng)用中，通常不需要節(jié)點(diǎn)有多少功能，只要求節(jié)點(diǎn)能夠采集數(shù)據(jù)即可，此時(shí)，ＭＣＵ＋ＣＡＮ控制器的方式就顯得有些過(guò)于復(fù)雜和昂貴；但如果采用ＣＡＮ總線擴(kuò)充器ＭＣＰ２５０５０來(lái)組建，則不但可簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也可減少設(shè)計(jì)成本，因?yàn)檫@種方案只需要一片ＭＣＰ２５０５０和一片ＣＡＮ總線驅(qū)動(dòng)器即可，而完全不需要ＭＣＵ和ＣＡＮ總線控制器。其常用電路如圖３所示。
應(yīng)用ＭＣＰ２５０５０擴(kuò)充ＣＡＮ總線節(jié)點(diǎn)是一個(gè)既方便又經(jīng)濟(jì)的辦法。在現(xiàn)存或新的ＣＡＮ總線系統(tǒng)中使用它會(huì)帶來(lái)很多便利，其最大的好處是不需要ＭＣＵ。筆者在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)多點(diǎn)溫度的ＣＡＮ系統(tǒng)中成功地使用了這一方案。實(shí)踐證明，ＭＣＰ２５０５０可靠性高，運(yùn)行穩(wěn)定。
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