CAN收發(fā)器在新能源車及儲能等行業(yè)大量使用，今天我們對CAN收發(fā)器的幾種典型工作模式做一下介紹，希望能有一個比較基本和正確的認識。

一．CAN總線電平的定義

CAN收發(fā)器是一個介于CAN控制器和雙線物理總線之間的器件，它可以支持差分信號在總線傳輸。

圖1 CAN收發(fā)器的電平定義

正式介紹CAN收發(fā)器的工作模式之前，我們先了解一下CAN總線的電平定義。如上圖1所示，當CAN總線的兩個差分線重合于1/2VCC時，此處以5V供電的CAN收發(fā)器為例說明，這個狀態(tài)對應著邏輯數(shù)據(jù)的1，這稱之為隱性狀態(tài)電平，與此相反，當兩個差分線的電壓分離開來時，如上圖中所示，CANH為3.5V,CANL為1.5V時，則邏輯數(shù)據(jù)為0，這稱之為顯性狀態(tài)電平。

這里的邏輯信號，也就是對應于CAN收發(fā)器的TXD發(fā)送信號和RXD接收信號的電平，有了這個基本認知就可以分析CAN收發(fā)器的典型工作模式。

二.典型芯片的內(nèi)部框圖

圖2 CAN收發(fā)器的內(nèi)部框圖

以ATA6560/ATA6561為例，我們簡要分析一下其內(nèi)部框圖，從圖2上，我們可知CANH和CANL的差分信號，會接到內(nèi)部的高速比較器HSC，及喚醒比較器WUC，從而最后送到RXD。而TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，首先經(jīng)過TXD的time-out定時器，后經(jīng)過信號斜率控制及驅動傳輸?shù)?/span>CAN總線上，內(nèi)部的斜率控制器，這樣可以對輸出數(shù)據(jù)信號進行斜率控制，以便對外界EME最低。

對于數(shù)字pin，RXD,TXD,NSIL,STBY等，其內(nèi)部有上拉電阻連接到VIO,所以其電平取決于VIO的連接，VIO連接到3.3V時，數(shù)字pin的電平為3.3V，這樣CAN收發(fā)器就可以直接接3.3V供電的MCU。

同時我們也看到框圖內(nèi)部包含溫度保護電路，關于保護部分，我們放在后面討論。

三.CAN收發(fā)器的典型工作模式分析

這里我們以ATA6561/ATA6560為例來進行說明，芯片共有四種模式，未供電模式，正常模式，低功耗模式，靜默模式。

圖3 CAN收發(fā)器的幾種典型工作模式

通過圖3，我們可以簡要看一下幾種工作模式的差異，只要通過STBY和NSIL及TXD的狀態(tài)，就可以確定各種不同的工作模式。

圖4 CAN收發(fā)器工作模式說明

第一種工作模式是正常模式，即Normal Mode。當STBY pin為低電平時，且NSIL和TXD為高電平時，芯片就進入了正常模式，正常模式下，CAN收發(fā)器芯片可以通過CANH和CANL既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)。

這種模式下，收發(fā)器的輸出驅動器是使能的，當發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)從TXD進入，然后送到CAN總線上。當數(shù)據(jù)接收時，模擬差分信號從CAN總線上送到收發(fā)器芯片中，內(nèi)部的HSC高速比較器將這個模擬信號轉化為數(shù)字信號輸出到RXD pin上。

總線電壓是偏置在1/2VCC電壓上的，它同時具有欠壓檢測的功能，我們后續(xù)會進行分析。

第二種工作模式是低功耗模式，即Stand-by Mode。當STBY pin為高電平時，則進入低功耗模式此時CAN收發(fā)器既不能發(fā)送數(shù)據(jù)，也不能接收數(shù)據(jù)，在此模式下，為了降低功耗，它將發(fā)送器和接收高速比較器HSC都進行了關閉。

在低功耗模式下，為了具有總線喚醒功能，其中一個WUC喚醒比較器會一直監(jiān)控總線。當總線狀態(tài)由隱性狀態(tài)轉化到顯性狀態(tài)，并且能夠持續(xù)時間大于twake，則接收信號RXD由高電平切換到低電平，對CAN控制器產(chǎn)生喚醒信號請求。

低功耗模式下，有三點值得注意，

其一，在低功耗模式下，CAN總線電壓被限制在GND電平了，這樣可以得到的功耗更小。

其二，當總線產(chǎn)生持續(xù)的喚醒信號后，即顯性電平持續(xù)時間大于總線顯性time-out時間后，RXD會被從低電平切換到高電平，這樣就可以避免產(chǎn)生永久的喚醒信號。

其三，當芯片具有NSIL pin時，建議將這個pin設為高電平，此時通過內(nèi)部的上拉電阻接到VIO電壓，就不會由于NSIL接地而產(chǎn)生靜態(tài)消耗電流。這也是低功耗的設計方面。

第三種工作模式，是靜默模式，當STBY和NSIL這兩個pin都是低電平時，芯片進入靜默模式，在此模式下，CAN收發(fā)器只能接收數(shù)據(jù)，不能發(fā)送數(shù)據(jù)。另外，在此模式下，CAN總線為隱性狀態(tài)，CAN收發(fā)器的內(nèi)部功能都在正常工作，如HSC高速比較器等。這種模式帶來的好處是，故障的CAN控制器不會對整個網(wǎng)絡通信產(chǎn)生破壞。

在當前我們討論的芯片下，ATA6560/ATA6561，只能在ATA6560下才能進入靜默模式，它沒有外部的VIO pin，在ATA6561中的VIO pin被NSIL pin替換，而VIO和VCC在內(nèi)部連接，CAN收發(fā)器的供電VCC是5V,因此最好使用5V供電的MCU.

四．幾種典型模式之間的切換方式

圖5 低功耗模式到正常模式的切換

當STBY從高電平切換到低電平后，且保持時間滿足規(guī)格（如圖6所示,此處為47uS Max），則可以由低功耗狀態(tài)轉到正常模式，注意此時需要TXD和NSIL都為高電平。值得注意的是，當TXD為低電平時無法切換。

圖6 低功耗到正常狀態(tài)切換保持時間

圖7 靜默模式到正常模式的切換

當TXD為高電平，STBY為低電平，此時NSIL從低電平切換到高電平后，且滿足保持時間規(guī)格（此處為10uS max），就進入了正常模式。

圖8 靜默模式到正常模式切換保持時間

注意前面所述的這兩種切換的條件，都是TXD為高電平，即CAN總線處于隱性狀態(tài)。

總結，簡要介紹及總結CAN收發(fā)器的幾種典型工作模式，及其切換方式，后面我們將介紹一些關于CAN收發(fā)器的保護功能。