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CAN總線擴充器MCP25050
摘要：介紹了MicroChip公司生產的CAN總線I/O擴充器MCP25050的主要特點、內部結構、引腳定義及工作原理，給出了用MCP25050擴充CAN節點的典型應用電路原理圖。關鍵詞：CAN總線 擴充器 MCP25050
１ 概述
ＭｉｃｒｏＣｈｉｐ公司生產的ＣＡＮ(Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔ-ｗｏｒｋ)總線Ｉ／Ｏ擴充器ＭＣＰ２５０５０，可用于在ＣＡＮ總線系統中擴充ＣＡＮ總線節點，它可以獨立構成一個ＣＡＮ節點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，可在２．７～５．５Ｖ電壓范圍內正常工作。它能夠支持的ＣＡＮ２．０Ｂ標準位速率可達１Ｍｂｉｔ／ｓ；ＮＣＰ２５０５０內含一個可編程的屏蔽器、二個可編程的接收過濾器、４路１０位Ａ／Ｄ轉換器、兩路ＰＷＭ輸出、三個自動傳送數據緩沖區、兩個接收數據緩沖區及低功耗工作方式；其芯片配置信息可通過ＣＡＮ總線在線修改，并可工作在１－ＷｉｒｅＣＡＮ總線工作模式；同時，它還可使系統具有遠程輸入和輸出功能。因此，在擴充簡單的瘦客戶ＣＡＮ總線遠程節點時，使用它會帶來意想不到的便利。
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ＭＣＰ２５０５０內部功能圖如圖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區、時鐘產生器、控制邏輯、ＣＡＮ協議模塊、Ａ／Ｄ轉換和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，另外它還控制數據的傳送和接收以及在上電初始化時對內部寄存器的控制操作。
時鐘產生器部分可為其它芯片提供時鐘脈沖。
用戶存儲區是一塊ＲＯＭ區，主要是一些控制寄存器，利用它可以先對用戶存儲區進行編程，以使ＭＣＰ２５０５０在上電復位后工作在用戶事先定義的模式。這些寄存器可通過ＣＡＮ總線來訪問。
Ａ／Ｄ部分主要是對輸入的模擬信號自動進行Ａ／Ｄ轉換。
ＣＡＮ協議模塊主要是對要發送的數據進行ＣＡＮ數據包的封裝，或是對接收到的ＣＡＮ數據包進行解包。它有二個彼此獨立的接收緩沖區，且每個接收緩沖區都有自己的接收過濾器。同時，錯誤管理邏輯也位于此模塊內。因此，ＣＡＮ協議模塊是ＭＣＰ２５０５０的核心模塊。
利用ＧＰＩＯ模塊可對八個輸入輸出引腳進行管理，并可通過設置寄存器來使每個引腳工作在不同的方式。ＭＣＰ２５０５０各引腳功能說明如表１所列。
表1 MCP2505的引腳功能說明
復用功能
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 參考電源負端 GP5/VREF+ 6 雙向IO口 參考電源正端 VSS 7 電源地線 無 OSC1/CLKIN 8 外部晶體輸入 外部時鐘信號輸入 OSC2 9 外部晶體輸出 無 GP6/CLKOUT 10 雙向IO口 時鐘信號輸出 GP7/RST/VPP 11 雙向IO口 復位端 RXCAN 12 CAN數據輸入 無 TXCAN/TXRXCAN 13 CAN數據發送 1-Wire操作下的發送接收端 VDD 14 電源 無３ 工作原理
在ＭＣＰ２５０５０上電后，系統將首先進入復位操作模式，此時它將會禁止接收和發送數據，同時，Ａ／Ｄ轉換器和ＰＷＭ也被禁止；而后ＭＣＰ２５０５０進行自初始化，自初始化主要通過把用戶存儲區的數據讀入ＳＲＡＭ中實現；當自初始化完成后，ＭＣＰ２５０５０將進入正常工作模式，以準備接收或發送數據，這時Ａ／Ｄ轉換器和ＰＷＭ都可以正常工作；接下來ＭＣＰ２５０５０會在ＣＡＮ總線上發一個“在線”信號給網絡，以通知整個網絡存在這個站點。
ＭＣＰ２５０５０通過一個通用屏蔽器、二個接收過濾器及二個接收緩沖區來確定接收到的數據是否被接受。ＭＣＰ２５０５０有三種數據類型：信息請求數據、輸出數據和輸入數據。其中信息請求數據是指ＭＣＰ２５０５０接收到的數據，輸出數據則是指ＭＣＰ２５０５０回應信息請求而發出的數據，而輸入數據指的是ＭＣＰ２５０５０接收到的可用來修改寄存器的數據。
ＭＣＰ２５０５０還具有自動傳送功能，它有三個彼此獨立的發送數據ＩＤ：ＴＸＩＤ０、ＴＸＩＤ１和ＴＸＩＤ２。其中ＴＸＩＤ０用來發送“在線”信號，ＴＸＩＤ１用來發送“命令確認”信號、接收緩沖區溢出信號和出錯信息，ＴＸＩＤ２則用來傳送Ａ／Ｄ轉換結果。
４ 實際應用
在傳統的ＣＡＮ總線系統中，如果需要再增加一個節點，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?為主來構成。這樣雖然節點的功能很強，但在有些應用中是完全不必要的，如在瘦客戶的ＣＡＮ應用中，通常不需要節點有多少功能，只要求節點能夠采集數據即可，此時，ＭＣＵ＋ＣＡＮ控制器的方式就顯得有些過于復雜和昂貴；但如果采用ＣＡＮ總線擴充器ＭＣＰ２５０５０來組建，則不但可簡化系統設計，也可減少設計成本，因為這種方案只需要一片ＭＣＰ２５０５０和一片ＣＡＮ總線驅動器即可，而完全不需要ＭＣＵ和ＣＡＮ總線控制器。其常用電路如圖３所示。
應用ＭＣＰ２５０５０擴充ＣＡＮ總線節點是一個既方便又經濟的辦法。在現存或新的ＣＡＮ總線系統中使用它會帶來很多便利，其最大的好處是不需要ＭＣＵ。筆者在設計監測多點溫度的ＣＡＮ系統中成功地使用了這一方案。實踐證明，ＭＣＰ２５０５０可靠性高，運行穩定。
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