MCP2542FD/4FD 和 MCP2542WFD/4WFD：高速CAN FD應(yīng)用的理想之選

各位電子工程師朋友們，在CAN FD應(yīng)用的設(shè)計(jì)里，擁有一款出色的收發(fā)器至關(guān)重要。今天咱們就來(lái)深入探討一下Microchip公司的MCP2542FD/4FD和MCP2542WFD/4WFD這兩款CAN收發(fā)器。

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產(chǎn)品概述

MCP2542FD/4FD和MCP2542WFD/4WFD是為高速CAN FD應(yīng)用設(shè)計(jì)的，通信速度最高可達(dá)8 Mbps。它能作為CAN協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，為CAN協(xié)議控制器提供差分發(fā)送和接收能力，并且完全兼容ISO 11898 - 2:2016。其出色的環(huán)路延遲對(duì)稱性支持CAN FD高達(dá)8 Mbps的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)最大傳播延遲也得到了優(yōu)化，能夠支持更長(zhǎng)的總線長(zhǎng)度。

核心特性

通信協(xié)議支持

它支持CAN 2.0和CAN with Flexible Data - Rate（CAN FD）物理層收發(fā)器要求，在2、5和8 Mbps的CAN FD操作中進(jìn)行了優(yōu)化，最大傳播延遲僅120 ns，環(huán)路延遲對(duì)稱性在2 Mbps時(shí)為 - 10%/+10%。

喚醒功能

• MCP2542FD/4FD：可在CAN活動(dòng)時(shí)喚醒，活動(dòng)過(guò)濾時(shí)間最大為3.6 μs。
• MCP2542WFD/4WFD：能根據(jù)ISO 11898 - 2:2016規(guī)定的喚醒模式（WUP）喚醒，活動(dòng)過(guò)濾時(shí)間同樣是3.6 μs。

電氣特性

• 低功耗：典型待機(jī)電流僅4 μA，能有效降低系統(tǒng)功耗。
• 寬電壓范圍：VIO電源引腳可直接與I/O電壓在1.8V至5V之間的CAN控制器和微控制器接口。
• 總線保護(hù)：設(shè)備未供電時(shí)，CAN總線引腳會(huì)斷開(kāi)，不會(huì)對(duì)CAN總線造成負(fù)載；具備接地故障檢測(cè)功能，能檢測(cè)TXD和總線上的永久顯性狀態(tài)；還有自動(dòng)熱關(guān)斷保護(hù)功能。

兼容性與可靠性

• 符合AEC - Q100 Rev. G標(biāo)準(zhǔn)，適用于12V和24V系統(tǒng)。
• 滿足或超過(guò)嚴(yán)格的汽車(chē)設(shè)計(jì)要求，包括傳導(dǎo)發(fā)射、直接功率注入等測(cè)試。
• CANH和CANL上具有高靜電放電（ESD）保護(hù)，符合IEC61000 - 4 - 2標(biāo)準(zhǔn)，最高可達(dá)±13 kV。
• 有擴(kuò)展（ - 40°C至 + 125°C）和高溫（ - 40°C至 + 150°C）兩種溫度范圍可選。

工作模式

未供電模式（POR）

當(dāng)設(shè)備上電后、VDD低于VPORL或VIO低于VPORL_VIO時(shí)，進(jìn)入此模式。此時(shí)CAN總線通過(guò)高阻抗接地，設(shè)備無(wú)法在總線上通信或檢測(cè)喚醒事件。

喚醒模式

當(dāng)VDD和VIO高于其PORH電平時(shí)，從無(wú)電模式轉(zhuǎn)換到喚醒模式；在正常模式下，若VDD小于VUVL或帶隙輸出電壓不在有效范圍內(nèi)，也會(huì)進(jìn)入喚醒模式；在待機(jī)模式下，若STBY引腳被拉低，同樣會(huì)進(jìn)入喚醒模式。此模式下，CAN總線接地偏置，RXD始終為高。

正常模式

當(dāng)VDD超過(guò)VUVH、帶隙在有效范圍內(nèi)且TXD為高時(shí)，設(shè)備進(jìn)入正常模式。在正常模式下，驅(qū)動(dòng)器模塊可驅(qū)動(dòng)總線引腳，CANH和CANL輸出信號(hào)的斜率經(jīng)過(guò)優(yōu)化，以減少電磁輻射，CAN總線偏置為VDD/2，高速差分接收器處于激活狀態(tài)。

待機(jī)模式

將STBY引腳置為高電平可使設(shè)備進(jìn)入待機(jī)模式。在此模式下，發(fā)射器和接收器的高速部分關(guān)閉，以降低功耗；低功耗接收器和喚醒模塊開(kāi)啟，用于監(jiān)測(cè)總線活動(dòng)；CAN總線接地偏置，RXD引腳保持高電平，直到檢測(cè)到喚醒事件。

遠(yuǎn)程喚醒（WUP）

MCP2542WFD/4WFD在待機(jī)/靜默模式下，當(dāng)在CAN總線上檢測(cè)到特定的喚醒模式（WUP）時(shí)會(huì)被喚醒。WUP由三個(gè)事件組成：至少持續(xù)tFILTER的顯性階段，接著是至少持續(xù)tFILTER的隱性階段，最后是至少持續(xù)tFILTER的顯性階段，且整個(gè)模式必須在tWAKE(TO)內(nèi)接收完成。

引腳說(shuō)明

發(fā)送數(shù)據(jù)輸入引腳（TXD）

根據(jù)TXD的狀態(tài)，CAN收發(fā)器驅(qū)動(dòng)差分輸出引腳CANH和CANL。在MCP2542FD和MCP2542WFD中，TXD通過(guò)內(nèi)部上拉電阻（標(biāo)稱33 kΩ）連接到VIO；在MCP2544FD和MCP2544WFDT中，連接到VDD。

接地引腳（VSS）

為設(shè)備提供接地。

電源電壓引腳（VDD）

為發(fā)射器、接收器（包括喚醒接收器）提供正電源電壓。

接收數(shù)據(jù)輸出引腳（RXD）

這是一個(gè)CMOS兼容輸出，根據(jù)CANH和CANL引腳上的差分信號(hào)輸出高或低電平，通常連接到CAN控制器設(shè)備的接收器數(shù)據(jù)輸入。在MCP2542FD和MCP2542WFD中由VIO供電，在MCP2544FD和MCP2544WFDT中由VDD供電。

NC引腳（MCP2544FD和MCP2544WFDT）

該引腳可以不連接或連接到VSS。

VIO引腳（MCP2542FD和MCP2542WFD）

為數(shù)字I/O引腳提供電源。

CAN低引腳（CANL）和CAN高引腳（CANH）

分別驅(qū)動(dòng)CAN差分總線的低側(cè)和高側(cè)，同時(shí)也內(nèi)部連接到接收輸入比較器。設(shè)備未供電時(shí)，CANL和CANH會(huì)與總線斷開(kāi)。

待機(jī)模式輸入引腳（STBY）

用于選擇正常模式或待機(jī)模式。在MCP2542FD和MCP2542WFD中，STBY通過(guò)內(nèi)部MOS上拉電阻連接到VIO；在MCP2544FD和MCP2544WFDT中，連接到VDD。

外露散熱焊盤(pán)（EP）

建議將此焊盤(pán)連接到VSS，以增強(qiáng)電磁抗擾性和熱阻性能。

典型應(yīng)用

在數(shù)據(jù)速率大于1 Mbps時(shí)，為滿足EMC/EMI要求，可能需要使用共模扼流圈（CMC）。該系列收發(fā)器適用于汽車(chē)、工業(yè)、航空航天、醫(yī)療和消費(fèi)應(yīng)用中的CAN 2.0和CAN FD網(wǎng)絡(luò)。

總結(jié)

MCP2542FD/4FD和MCP2542WFD/4WFD憑借其高速性能、低功耗、多種保護(hù)功能和靈活的喚醒模式，成為了CAN FD應(yīng)用中的優(yōu)秀選擇。各位工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，不妨考慮一下這兩款產(chǎn)品，說(shuō)不定能為你的項(xiàng)目帶來(lái)意想不到的效果。大家在使用過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流！