CAN總線擴充器MCP25050
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１ 概述
ＭｉｃｒｏＣｈｉｐ公司生產(chǎn)的ＣＡＮ(Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔ-ｗｏｒｋ)總線Ｉ／Ｏ擴充器ＭＣＰ２５０５０，可用于在ＣＡＮ總線系統(tǒng)中擴充ＣＡＮ總線節(jié)點，它可以獨立構成一個ＣＡＮ節(jié)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(nèi)正常工作。它能夠支持的ＣＡＮ２．０Ｂ標準位速率可達１Ｍｂｉｔ／ｓ；ＮＣＰ２５０５０內(nèi)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(shù)據(jù)緩沖區(qū)、兩個接收數(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(tǒng)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(jié)點時，使用它會帶來意想不到的便利。
２ ＭＣＰ２５０５０內(nèi)部結構
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區(qū)、時鐘產(chǎn)生器、控制邏輯、ＣＡＮ協(xié)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(shù)據(jù)的傳送和接收以及在上電初始化時對內(nèi)部寄存器的控制操作。
時鐘產(chǎn)生器部分可為其它芯片提供時鐘脈沖。
用戶存儲區(qū)是一塊ＲＯＭ區(qū)，主要是一些控制寄存器，利用它可以先對用戶存儲區(qū)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(xié)議模塊主要是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行ＣＡＮ數(shù)據(jù)包的封裝，或是對接收到的ＣＡＮ數(shù)據(jù)包進行解包。它有二個彼此獨立的接收緩沖區(qū)，且每個接收緩沖區(qū)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(nèi)。因此，ＣＡＮ協(xié)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
| 引腳名稱 | 腳 號 | 功 能 | 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(shù)據(jù)輸入 | 無 |
| 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 |
３ 工作原理
在ＭＣＰ２５０５０上電后，系統(tǒng)將首先進入復位操作模式，此時它將會禁止接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，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(qū)的數(shù)據(jù)讀入ＳＲＡＭ中實現(xiàn)；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(fā)送數(shù)據(jù)，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(fā)一個“在線”信號給網(wǎng)絡，以通知整個網(wǎng)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(qū)來確定接收到的數(shù)據(jù)是否被接受。ＭＣＰ２５０５０有三種數(shù)據(jù)類型：信息請求數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)。其中信息請求數(shù)據(jù)是指ＭＣＰ２５０５０接收到的數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)則是指ＭＣＰ２５０５０回應信息請求而發(fā)出的數(shù)據(jù)，而輸入數(shù)據(jù)指的是ＭＣＰ２５０５０接收到的可用來修改寄存器的數(shù)據(jù)。
ＭＣＰ２５０５０還具有自動傳送功能，它有三個彼此獨立的發(fā)送數(shù)據(jù)ＩＤ：ＴＸＩＤ０、ＴＸＩＤ１和ＴＸＩＤ２。其中ＴＸＩＤ０用來發(fā)送“在線”信號，ＴＸＩＤ１用來發(fā)送“命令確認”信號、接收緩沖區(qū)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(tǒng)的ＣＡＮ總線系統(tǒng)中，如果需要再增加一個節(jié)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(jié)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(jié)點有多少功能，只要求節(jié)點能夠采集數(shù)據(jù)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(tǒng)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(jié)點是一個既方便又經(jīng)濟的辦法。在現(xiàn)存或新的ＣＡＮ總線系統(tǒng)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(jiān)測多點溫度的ＣＡＮ系統(tǒng)中成功地使用了這一方案。實踐證明，ＭＣＰ２５０５０可靠性高，運行穩(wěn)定。
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