深入解析Microchip ATA6560/1高速CAN收發(fā)器

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，CAN（Controller Area Network）總線因其高可靠性和實(shí)時(shí)性，被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。Microchip的ATA6560/1高速CAN收發(fā)器就是一款非常優(yōu)秀的CAN總線接口芯片，它為CAN協(xié)議控制器和物理CAN總線之間提供了穩(wěn)定、高效的連接。下面我們就來詳細(xì)了解一下這款收發(fā)器。

文件下載：ATA6561-GBQW-N.pdf

一、產(chǎn)品概述

ATA6560/1是一款符合ISO 11898 - 2、ISO 11898 - 5和SAE J2284標(biāo)準(zhǔn)的高速CAN收發(fā)器，支持CAN FD（CAN with Flexible Data Rate）協(xié)議，通信速度最高可達(dá)5 Mbps。它具有低電磁發(fā)射（EME）和高電磁抗擾度（EMI）的特點(diǎn)，能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中穩(wěn)定工作。同時(shí)，該收發(fā)器還具備多種功能和保護(hù)特性，適用于各種高速CAN網(wǎng)絡(luò)。

1. 主要特性

• 標(biāo)準(zhǔn)兼容性：完全符合ISO 11898 - 2、ISO 11898 - 5和SAE J2284標(biāo)準(zhǔn)，確保了與其他CAN設(shè)備的互操作性。
• CAN FD支持：支持CAN FD協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更大的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。
• 高速通信：通信速度最高可達(dá)5 Mbps，滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/li>
• 低EME和高EMI：有效降低電磁干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
• 寬共模范圍差分接收器：能夠適應(yīng)不同的共模電壓，增強(qiáng)了信號(hào)的接收能力。
• 多種工作模式：ATA6561支持未供電、待機(jī)和正常三種工作模式，ATA6560在此基礎(chǔ)上還增加了靜音模式。
• 遠(yuǎn)程喚醒功能：可通過CAN總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程喚醒，方便系統(tǒng)的節(jié)能管理。
• 故障保護(hù)功能：具備TXD顯性超時(shí)、欠壓檢測(cè)、過熱保護(hù)、短路保護(hù)等多種故障保護(hù)功能，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
• 高ESD處理能力：總線引腳具有高靜電放電（ESD）處理能力，可有效防止靜電對(duì)芯片的損壞。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

ATA6560/1適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域，包括汽車、工業(yè)、航空航天、醫(yī)療和消費(fèi)電子等。在汽車領(lǐng)域，它可用于汽車電子控制系統(tǒng)，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制、車身控制等；在工業(yè)領(lǐng)域，可用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人控制等；在航空航天領(lǐng)域，可用于飛行器的航電系統(tǒng)；在醫(yī)療領(lǐng)域，可用于醫(yī)療設(shè)備的通信；在消費(fèi)電子領(lǐng)域，可用于智能家居、智能穿戴等設(shè)備。

二、功能描述

1. 工作模式

ATA6560/1具有多種工作模式，可通過STBY和NSIL引腳進(jìn)行選擇。

• 未供電模式：當(dāng)VCC或VIO電壓低于欠壓檢測(cè)閾值時(shí)，收發(fā)器處于未供電模式，此時(shí)CAN驅(qū)動(dòng)器輸出隱性狀態(tài)，RXD輸出隱性狀態(tài)。
• 待機(jī)模式：STBY引腳置高時(shí)，收發(fā)器進(jìn)入待機(jī)模式。在該模式下，收發(fā)器不能正常收發(fā)數(shù)據(jù)，僅低功耗喚醒比較器（WUC）監(jiān)測(cè)總線信號(hào)。當(dāng)總線信號(hào)從隱性變?yōu)轱@性且持續(xù)時(shí)間超過twake時(shí)，RXD引腳置低，向微控制器發(fā)出喚醒請(qǐng)求。
• 正常模式：STBY引腳置低，TXD和NSIL引腳（ATA6560）置高時(shí)，收發(fā)器進(jìn)入正常模式。在該模式下，收發(fā)器可以通過CANH和CANL總線線路收發(fā)數(shù)據(jù)，輸出驅(qū)動(dòng)器處于激活狀態(tài)。
• 靜音模式（僅ATA6560）：NSIL引腳和STBY引腳置低時(shí)，收發(fā)器進(jìn)入靜音模式。在該模式下，收發(fā)器只能接收數(shù)據(jù)，不能發(fā)送數(shù)據(jù)，總線引腳釋放為隱性狀態(tài)。

2. 故障保護(hù)功能

• TXD顯性超時(shí)功能：當(dāng)TXD引腳置低時(shí)，TXD顯性超時(shí)定時(shí)器啟動(dòng)。如果TXD引腳的低電平狀態(tài)持續(xù)時(shí)間超過tto(dom)TXD，發(fā)射器將被禁用，總線線路釋放為隱性狀態(tài)，防止總線被永久置為顯性狀態(tài)。
• 內(nèi)部上拉結(jié)構(gòu)：TXD、STBY和NSIL引腳具有內(nèi)部上拉到VIO的結(jié)構(gòu)，確保在引腳浮空時(shí)處于安全、定義的狀態(tài)。在待機(jī)模式下，所有引腳應(yīng)處于高電平狀態(tài)，以最小化電流消耗。
• 欠壓檢測(cè)：當(dāng)VCC或VIO電壓低于欠壓檢測(cè)閾值時(shí)，收發(fā)器將關(guān)閉并脫離總線，直到電壓恢復(fù)正常。低功耗WUC僅在VCC或VIO欠壓時(shí)關(guān)閉，STBY引腳的邏輯狀態(tài)在電壓恢復(fù)前將被忽略。
• 總線喚醒超時(shí)功能：在待機(jī)模式下，當(dāng)CAN總線從隱性變?yōu)轱@性狀態(tài)時(shí)，總線喚醒超時(shí)定時(shí)器啟動(dòng)。如果總線的顯性狀態(tài)持續(xù)時(shí)間超過to_bus，RXD引腳將置高，防止因總線短路或其他節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致的永久喚醒請(qǐng)求。
• 過熱保護(hù)：輸出驅(qū)動(dòng)器具備過熱保護(hù)功能。當(dāng)結(jié)溫超過關(guān)斷結(jié)溫TJsd時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)器將被禁用，直到結(jié)溫下降到TJsd以下且TXD引腳處于高電平狀態(tài)。
• 短路保護(hù)：CANH和CANL總線輸出具備短路保護(hù)功能，可防止對(duì)GND或正電源電壓的短路。如果因CANH或CANL持續(xù)短路導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，內(nèi)部過熱保護(hù)將關(guān)閉總線發(fā)射器。
• RXD隱性鉗位檢測(cè)：該功能可防止控制器在RXD線路被鉗位為高電平時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。在正常和靜音模式下，設(shè)備會(huì)持續(xù)比較高速比較器（HSC）的狀態(tài)和RXD引腳的狀態(tài)。如果HSC指示總線為顯性狀態(tài)，而RXD引腳未顯示相同狀態(tài)，且持續(xù)時(shí)間超過tRC_det，則檢測(cè)到隱性鉗位情況，設(shè)備將被強(qiáng)制進(jìn)入靜音模式。

三、電氣特性

ATA6560/1的電氣特性在不同的工作模式和溫度范圍內(nèi)都有明確的規(guī)定。以下是一些重要的電氣參數(shù)：

• 電源電壓：VCC電壓范圍為4.5 - 5.5V，VIO電壓范圍為2.8 - 5.5V（僅ATA6561）。
• 電源電流：在不同工作模式下，電源電流有所不同。例如，在靜音模式下，VCC電源電流典型值為2.5 mA；在正常模式下，隱性狀態(tài)時(shí)VCC電源電流典型值為2 mA，顯性狀態(tài)時(shí)典型值為50 mA；在待機(jī)模式下，VCC電源電流最大值為12 μA。
• 輸入輸出電壓：TXD、NSIL和STBY引腳的高電平輸入電壓范圍為0.7 x VIO - (VIO + 0.3)V，低電平輸入電壓范圍為 - 0.3 - 0.3 x VIO V。RXD引腳的高電平輸出電流范圍為 - 8 - - 1 mA，低電平輸出電流范圍為2 - 12 mA。
• 總線電壓和電流：CANH和CANL引腳的顯性輸出電壓范圍為2.75 - 4.5V（CANH）和0.5 - 2.25V（CANL），隱性輸出電壓范圍為2 - 3V（正常和靜音模式）和 - 0.1 - + 0.1V（待機(jī)模式）。

四、封裝信息

ATA6560/1提供兩種封裝形式：8引腳SOIC和8引腳VDFN（帶可焊?jìng)?cè)翼）。不同封裝的引腳定義和尺寸有所不同，在設(shè)計(jì)電路板時(shí)需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的封裝。

1. 8引腳SOIC封裝

SOIC封裝的引腳間距為1.27 mm，整體尺寸為3.90 x 6.00 mm。引腳定義包括TXD（發(fā)送數(shù)據(jù)輸入）、GND（接地）、VCC（電源電壓）、RXD（接收數(shù)據(jù)輸出）、NSIL（靜音模式控制輸入，僅ATA6560）、VIO（I/O電平適配器電源電壓，僅ATA6561）、CANL（低電平CAN總線線路）、CANH（高電平CAN總線線路）和STBY（待機(jī)模式控制輸入）。

2. 8引腳VDFN封裝

VDFN封裝的引腳間距為0.65 mm，整體尺寸為3.00 x 3.00 mm，帶有2.40 x 1.60 mm的暴露焊盤和可焊?jìng)?cè)翼。引腳定義與SOIC封裝類似。

五、典型應(yīng)用

ATA6560/1的典型應(yīng)用電路包括與微控制器的連接，通過CANH和CANL總線線路實(shí)現(xiàn)與其他CAN設(shè)備的通信。在設(shè)計(jì)應(yīng)用電路時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

• 電源濾波：在VCC和VIO引腳附近應(yīng)添加適當(dāng)?shù)臑V波電容，以減少電源噪聲對(duì)芯片的影響。
• 總線終端電阻：在CAN總線的兩端應(yīng)連接適當(dāng)?shù)慕K端電阻，以匹配總線阻抗，減少信號(hào)反射。
• 接地設(shè)計(jì)：確保芯片的接地引腳與系統(tǒng)的地良好連接，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

六、總結(jié)

Microchip的ATA6560/1高速CAN收發(fā)器是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的CAN總線接口芯片。它具有多種工作模式和故障保護(hù)功能，能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。在設(shè)計(jì)CAN總線系統(tǒng)時(shí)，ATA6560/1是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。你在使用這款芯片的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。