CAN控制器芯片介绍

CAN总线收发器PCA82C250/PCA82C251PCA82C250/251是CAN协议控制器和物理总线接口。此器件对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差动接收能力。又称为总线驱动器。PCA82C251有更高击穿电压，而且在隐性状态小拉电流更小，在掉电情况小总线输出特征有一定改进第1页收发器主要特征完全符合ISO11898标准；高速率（最高达1Mbps）；含有抗汽车环境中瞬间干扰，保护总线能力；斜率控制，降低射频干扰（RFI）；差分接收器，抗宽范围共模干扰，抗电磁干扰（EMI）热保护；预防电池和地之间发生短路；低电流待机模式；未上电节点对总线无影响；可连接110个节点。第2页PCA82C250功效框图接收器保护电路斜率/等候驱动器基准电压第3页硬件结构符号管脚功效描述TXD1发送数据输入GND2地VCC3电源电压RXD4接收数据输出Vref5参考电压输出CANL6低电平CAN电压输入/输出CANH7高电平CAN电压输入/输出RS8斜率电阻输入PCA82C250管脚图第4页工作模式高速模式管脚8接地。在高速工作模式下，发送器输出级晶体管将以尽可能快速度打开、关闭。在这种模式下，不采取任何办法用于限制上升斜率和下降斜率。提议使用屏蔽电缆以防止射频干扰RFI问题。斜率控制模式对于较低速度或较短总线长度，可使用非屏蔽双绞线或平行线作为总线。为降低射频干扰RFI，应限制上升斜率和下降斜率。上升斜率和下降斜率可经过由管脚8接至地连接电阻进行控制。斜率正比于管脚8电流输出。

第5页工作模式准备模式管脚8假如接至高电平，则电路进入低电流待机模式。在这种模式下，发送器被关闭，而接收器转至低电流。第6页管脚RS选择三种不一样工作模式在RS管脚上强制条件模式管脚上电压和电流VRS>0.75VCC待机模式IRS<|10μA|－10μA<IRS<－200μA斜率控制模式0.3VCC<VRS<0.6VCCVRS<0.3VCC高速模式IRS<－500μA第7页独立控制芯片SJA1000及其使用SJA1000是一个独立CAN控制器，它在汽车和普通工业应用上有先进特征。因为它和PCA82C200在硬件和软件都兼容，所以它将会替换PCA82C200，SJA1000有一系列先进功效，适合于各种应用尤其在系统优化诊疗和维护方面非常主要。第8页操作模式BasicCAN模式和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上电后默认操作模式，所以用PCA82C200开发已经有硬件和软件，能够直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。PeliCAN模式是新操作模式。它能够处理全部CAN2.0B规范帧类型。而且它还提供一些增强功效，使SJA1000能应用于更宽领域。工作模式经过时钟分频存放器中CAN模式位来选择，复位时默认模式是BasicCAN模式。第9页SJA1000控制器结构图由主控制器进行管理控制、将欲收发信息（报文），转换为CAN规范CAN帧，经过CAN收发器，在CANBUS上交换信息。CANBUSCAN关键模块发送缓冲器接口管理逻辑接收FIFO验收滤波器主控制器CAN收发器第10页SJA1000控制器结构CAN关键模块依据CAN规范控制CAN帧发送和接收。收到一个报文时，CAN关键模块将串行位流转换成用于并行数据，发送一个报文时则相反。

接口管理逻辑用于连接外部主控制器。外部能够是微型控制器或任何其它器件，SJA1000经过复用地址/数据总线，与主控制器联络。第11页SJA1000控制器结构发送缓冲器用于存放一个完整扩展或标准报文。当主控制器初始发送时，接口管理逻辑会使CAN关键模块从发送缓冲器读CAN报文。验收滤波器经过这个可编程滤波器能确定主控制器要接收哪些报文。

接收FIFO用于存放全部收到报文，储存报文多少由工作模式决定，最多能存放32个报文。因为数据超载可能性被大大降低，这使用户能更灵活地指定中止服务和中止优先级。第12页SJA1000内部结构及功效第13页SJA1000内部结构及功效接口管理逻辑（IML）接口管理逻辑解释来自CPU命令，控制CAN存放器寻址，向主控制器提供中止信息和状态信息。由8位并行地址/数据总线和片选、读、写、时钟、使能等控制信号线与主控制CPU相连接。发送缓冲器（TXB）

发送缓冲器是CPU和BSP（位流处理器）之间接口，能够存放发送到CAN网络上完整信息，缓冲器长13个字节，由CPU写入、BSP读出。第14页SJA1000内部结构及功效接收缓冲器（RXB，RXFIFO）

接收缓冲器是验收滤波器和CPU之间接口，用来储存从CAN总线上接收信息，接收缓冲器（RXB，13个字节）作为接收FIFO（RXFIFO，长64个字节）一个窗口，可被CPU访问，CPU在此FIFO支持下能够在处理信息时候接收其它信息。验收滤波器（ACF）

验收滤波器把它其中数据和接收识别码内容相比较，以决定是否接收信息。在纯粹接收测试中，全部信息都保留在RXFIFO中。第15页SJA1000内部结构及功效位流处理器（BSP）位流处理器是一个在发送缓冲器、RXFIFO和CAN总线之间，控制数据流程序装置，它还在CAN总线上执行错误检测、仲裁填充和错误处理。位时序逻辑（BTL）

位时序逻辑监视串口CAN总线和处理与总线相关位时序。它在信息开头总线传输时同时CAN总线位流（硬同时），接收信息时再次同时下一次传送（软同时）BTL还提供了可编程间段来赔偿传输延迟时间、相位转换（比如：因为振荡漂移）和定义采样点和一位时间内采样次数。错误管理逻辑（EML）

EML负责传送层模块错误管制。它接收BSP犯错汇报。通知BSP和IML进行错误统计。第16页SJA1000控制器引脚SJA1000DIP28引脚图

SJA1000控制器有DIP28（塑质双列直插封装）和SO28（塑质小型外线封装）两种形式第17页SJA1000引脚排列与引脚功效表符号引脚说明AD7-AD02，1，28-23多路地址/数据总线ALE/AS3ALE输入信号Intel模式AS输入信号Motorola模式/CS4片选输入低电平允许访问SJA1000/RD/E5微控制器（CPU）/RD信号Intel模式或E使能信号Motorola模式/WR6微控制器（CPU）/WR信号Intel模式或RD//WR信号Motorola模式CLKOUT7SJA1000产生提供给微控制器（CPU）时钟输出信号时钟信号起源于内部振荡器且经过编程驱动时钟控制存放器时钟关闭位可禁止该引脚VSS18接地XTAL19输入到振荡器放大电路外部振荡信号由此输入注1XTAL210振荡放大电路输出使用外部振荡信号时左开路输出注1MODE11模式选择输入1=Intel模式0=Motorola模式第18页VDD312输出驱动5V电压源TX013从CAN输出驱动器0输出到物理线路上TX114从CAN输出驱动器1输出到物理线路上VSS315输出驱动器接地/INT16中止输出用于中止微控制器（CPU）/INT在内部中止存放器各位都被置位时低电平有效/INT是开漏输出且与系统中其它/INT是线或此引脚上低电平能够把IC从睡眠模式中激活/RST17如C=1F；R=50kVDD218输入比较器5V电压源RX0，RX119，20从物理CAN总线输入到SJA1000输入比较器；支配控制电平将会唤醒SJA1000睡眠模式；假如RX1比RX0电平高，就读支配控制电平，反之读弱势电平，假如时钟分频存放器CBP位被置位就旁路CAN输入比较器以降低内部延时（此时连有外部收发电路）这种情况下只有RX0是激活；弱势电平被认为是高，而支配电平被认为是低。VSS221输入比较器接地端VDD122逻辑电路5V电压源第19页SJA1000特征与PCA82C200完全兼容功效。灵活微处理器接口---允许接口大多数微型处理器或微型控制器。可编程CAN输出驱动器----对各种物理层分界面。CAN位频率高达1Mbit/s----SJA1000覆盖了位频率全部范围，包含高速应用第20页SJA1000特征改良PCA82C200功效CAN2.0B(passive)----SJA1000CAN2.0Bpassive特征允许CAN控制器接收有29位标识符报文。64个字节接收FIFO----接收FIFO，能够存放高达21个报文，这延长了最大中止服务时间，防止了数据超载。24MHz时钟频率----微处理器访问更加快和CAN位定时选择更多。接收比较器旁路----降低内部延迟，因为改进位定时编程，使CAN总线长度更长。第21页SJA1000特征PeliCAN模式增强功效CAN2.0Bactive----CAN2.0Bactive支持带有29位标识符网络扩展应用。发送缓冲器----有11位或29位标识符报文单报文发送缓冲器。增强验收滤波器-----两个验收滤波器模式，支持11位和29位标识符滤波。可读错误计数器、可编程犯错警告界限、错误代码捕捉存放器、犯错中止-----支持错误分析，在原型阶段和在正常操作期间可用于：诊疗、系统维护、系统优化。第22页SJA1000特征PeliCAN模式增强功效仲裁丢失捕捉中止----支持系统优化包含报文延迟时间分析。单次发送----使软件命令最小化和允许快速重载发送缓冲器。仅听模式---SJA1000能够作为一个认可CAN监控器操作，能够分析CAN总线通信或进行自动位速率检测。自测试模式----支持全部CAN节点功效自测试或在一个系统内自接收。第23页BasicCAN模式SJA1000是一个I/O设备基于内存编址微控制器，与其它控制器（CPU）之间操作是经过象RAM一样片内存放器读写来实现。微处理器（CPU）CAN收发器控制存放器SJA1000CAN控制器命令存放器状态存放器中止存放器验收代码存放器验收屏蔽存放器….….CANBUS第24页BasicCAN模式复位模式当硬件复位或控制器掉线总线状态位时会自动进入复位模式。工作模式是经过置位控制存放器复位请求位激活第25页段CAN地址存放器名称（符号）控制0控制存放器1命令存放器2状态存放器3中止存放器4验收代码存放器5验收屏蔽存放器6总线定时存放器07总线定时存放器18输出控制存放器9测试存放器发送缓冲器10识别码(ID10-3)11识别码ID2-0)+RTR和DLC12-19数据字1-节8接收缓冲器20识别码(ID10-3)21识别码ID2-0)+RTR和DLC22-29数据字节1-8

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31时钟分频器BasicCAN地址表第26页波特率设定总线定时存放器0定义了波特率预设值（BRP）和同时跳转宽度（SJW）值。复位模式有效时这个存放器是能够被访问（读/写）。在BasicCAN模式中总是FFH。波特率预设值（BRP）CAN系统时钟tSCL周期是可编程，而且决定了对应位时序。CAN系统时钟由以下公式计算：tSCL=2×tCLK×(32×BRP.5+16×BRP.4+8×BRP.3+4×BRP.2+2×BRP.1+BRP.0+1)这里tCLK=XTAL频率周期=1/fXTAL第27页波特率设定同时跳转宽度(SJW)

为了赔偿在不一样总线控制器时钟振荡器之间相位偏移，任何总线控制器必须在当前传送相关信号边缘重新同时。同时跳转宽度，定义了每一位周期能够被重新同时，缩短或延长时钟周期最大数目：tSJW=tSCL×(2×SJW.1+SJW.0+1)第28页波特率设定总线定时存放器1（BTR1)总线定时存放器1定义了每个位周期长度、采样点位置和在每个采样点采样数目。在复位模式中，这个存放器能够被读/写访问，在PeliCAN模式工作模式中，这个存放器是只读，在BasicCAN模式中总是FFH。第29页波特率设定时间段1（TSEG1）和时间段（TSEG2）TSEG1=tSCL×(8×TSEG1.3+4×TSEG1.2+2×TSEG1.1+TSEG1.0+1)TSEG2