MICROCHIP MCP2551 Technical data
高速 CAN 收发器
MCP2551
特性
• 支持 1Mb/s的运行速率
• 满足 ISO-11898 标准物理层要求
• 适合 12V 和 24V 系统
• 斜率外部控制，减少 RFI
• 自动检测 TXD 输入端的接地错误 （恒显性）
• 上电复位和电压事件欠压保护
• 未上电节点或欠压不会影响 CAN 总线
• 低电流待机操作
• 短路保护 （正负电池电压）
• 高压瞬态保护
• 自动热关断保护
• 可连接节点高达 112 个
• 采用差分总线，具有很强的抗噪特性
• 温度范围：
- 工业级 （I）： -40°C 至 +85°C
- 扩展级 （E）： -40°C 至 +125°C
封装类型
PDIP/SOIC
TXD
VSS
VDD
RXD
1
2
3
4
8
RS
7
CANH
6
CANL
MCP2551
5
VREF
框图
VDD
VDD
TXD
R
S
RXD
V
REF
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斜率
控制
参考
电压
显性检测
TXD
上电
复位
接收器
热关断
驱动
控制
0.5 V
GND
CANH
DD
CANL
VSS
MCP2551
注：
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MCP2551
1.0 器件概述
MCP2551是一个可容错的高速CAN器件，可作为 CAN
协议控制器和物理总线接口。 MCP2551 可为 CAN 协
议控制器提供差分收发能力，它完全符合ISO-11898标
准，包括能满足 24V 电压要求。它的工作速率高达
1Mb/s。
典型情况下， CAN 系统上的每个节点都必须有一个器
件，把 CAN 控制器生成的数字信号转化成为适合总线
传输 （差分输出）的信号。它也为 CAN 控制器和 CAN
总线上的高压尖峰信号之间加入了缓冲器，这些高压尖
峰信号可能是由外部器件产生（EMI、ESD 和电气瞬态
等）。
1.1 发送器功能
CAN 总线有两个状态：显性状态和隐性状态。显性状态
发生在 CANH 和 CANL 之间的差分电压高于定义值（如
1.2V）的时候。隐性状态发生在该差分电压低于某个定
义值 （典型值为 0V）的时候。显性状态和隐性状态分
别对应于 TXD 输入引脚的低电平和高电平。但是， 一
个由别的 CAN 节点触发的显性状态将会改写 CAN 总线
上的隐性状态。
1.1.1 最大节点数
MCP2551的 CAN 输出可以驱动最小为45Ω 的负载，最
多允许连接112个节点（假设最小差分输入阻抗为20 kΩ
和标称终端电阻为 120Ω）。
1.2 接收器功能
RXD 输出引脚反映的是 CANH 和 CANL 之间的差分总
线电压值。RXD 输出引脚的低状态和高状态分别对应于
CAN 总线的显性和隐性状态。
1.3 内部保护
CANH 和 CANL 可以免受 CAN 总线上电池短路和电气
瞬态的影响。这一特性可以防止发送器的输出级在这样
的错误条件下受到破坏。
热关断电路在结点温度超过通常的标定值165°C 的时候
使输出驱动器停止工作，这样就进一步保护器件免受过
多负载电流的影响。芯片其他部分仍然保持工作，但是
由于发送器输出的功耗降低，芯片的温度也随之降低。
这一保护措施对于由短路引起的总线损坏是必需的。
1.4 操作模式
RS 引脚可选择三种操作模式：
• 高速
• 斜率控制
• 待机
三种模式的总结参见表 1-1。
在高速和斜率控制两种模式下， CANH 和 CANL 信号驱
动器通过内部控制来提供可控的对称性，以尽可能地减
小 EMI。
此外，CANH 和 CANL 上的信号传输斜率可以通过在引
脚 8（R
小与 R
EMI。
1.4.1 高速模式
高速模式可以通过把 RS 引脚与 VSS 相连来实现。在这
个模式下，发送器的输出驱动具有快速的输出上升和下
降时间，可以满足高速 CAN 总线的速率要求。
1.4.2 斜率控制模式
斜率控制模式可以通过限制 CANH 和 CANL 的上升下降
时间来进一步减少 EMI。斜率，也称为转换率 （slew
rate， SR），受 RS 和 VOL （通常接地）之间的外接电
阻（R
由于电流主要取决于斜率控制电阻 R
以选用不同的阻值来实现不同的转换率。图 1-1 显示了
在不同斜率控制电阻的作用下，转换率的典型值。
1.4.3 待机模式
如果把 RS 与高电平相连，器件就被置为待机模式，即
休眠模式。在休眠模式下，发送器关断，接收器工作在
更低电流状态下。控制器侧的接收引脚（RXD）仍然可
以工作，但是工作在低速率状态下。与之相连的单片机
可以通过监测 RXD 来了解 CAN 总线情况，并且通过 RS
引脚把收发器设为正常工作状态 （在更高的总线速率
下， CAN 的第一条消息可能会丢失）。
S）与地之间连接的一个电阻来控制。斜率的大
S 上的输出电流成正比，这样可以进一步减小
EXT）控制。斜率与 RS 引脚的输出电流成正比。
EXT 阻值，所以可
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MCP2551
表 1-1： 操作模式
模式 Rs引脚电流 RS 引脚上的电压
待机 -I
斜率控制 10 µA < -IRS < 200 µA 0.4 VDD < VRS < 0.6 VDD
高速 -IRS < 610 µA 0 < VRS < 0.3VDD
表 1-2： 收发器真值表
VDD VRS TXD CANH CANL 总线状态
4.5V ≤ VDD ≤ 5.5V VRS < 0.75 VDD 0 高低显性0
POR
< VDD < 4.5V
V
（参见注 3）
0 < V
DD < VPOR XX未驱动 /
注 1： 如果另一个总线节点在 CAN 总线上传送显性位，那么 RXD 是逻辑 ‘0’。
2： X ＝ “不确定”。
3： 虽然输出不一定能满足 ISO-11898 规范，但是器件驱动器仍然能够工作。
RS < 10 µA VRS > 0.75 VDD
(1)
1 或悬空 未驱动 未驱动 隐性 1
RS > 0.75 VDD X 未驱动 未驱动 隐性 1
V
VRS < 0.75 VDD 0 高低显性0
1 或悬空 未驱动 未驱动 隐性 1
RS > 0.75 VDD X 未驱动 未驱动 隐性 1
V
无负载
未驱动 /
无负载
高阻态 X
RXD
(1)
图 1-1： 转换率与斜率控制电阻阻值的关系曲线
25
20
15
V/uS
10
转换率
5
0
10 20 30 40 49 60 70 76 90 100 110 120
阻值（
k
Ω
）
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MCP2551
1.5 TXD 稳定显性检测
如果 MCP2551 检测到在 TXD 输入端的持续低电平 ，它
将禁止 CANH 和 CANL 的输出驱动器功能，以避免 CAN
总线上数据混乱。如果 TXD 保持低电平超过 1.25 ms
（最小值），就禁止驱动功能。这就意味着每比特的时间
最大是 62.5 µs （总线速率为 16 kb/s）， 允许在多个比
特错误和一系列帧错误的情况下传输高达 20 个的连续
显性比特位。只要 TXD 保持为低电平状态，驱动器就保
持禁止。TXD 的上升沿将复位定时器逻辑并使能 CANH
和 CANL 输出驱动器。
1.6 上电复位
当器件上电时， CANH 和 CANL 保持高阻态直到 VDD
到达电压 VPORH。并且，如果当 VDD 到达 VPORH 时
TXD 是低电平，CANH 和 CANL 仍将保持高阻态。只有
在 TXD 被置为高电平时， CANH 和 CANL 才被激活。
一旦上电，如果 V
将进入高阻态，提供正常操作中的欠压保护。
DD 电压低于 VPORL，CANH 和 CANL
1.7 引脚描述
表 1-3 为 8 个引脚信息。
表 1-3： MCP2551 引脚
引脚编号 引脚名称 引脚功能
1TXD发送器数据输入
2V
3VDD 提供电压
4RXD接收器数据输出
5V
6 CANL CAN 低电压 I/O
7 CANH CAN 高电压 I/O
8R
SS 接地
REF 参考输出电压
S 斜率控制输入
1.7.1 发送器数据输入 （TXD）
TXD 是一个 TTL 兼容输入引脚。该引脚上的数据通过
CANH 和 CANL 差分输出引脚输出。它通常与 CAN 控
制器的发送器数据输出相连。当 TXD 为低电平时，
CANH 和 CANL 为显性状态。当 TXD 为高电平时，
CANH 和 CANL 为隐性状态，此时假设另外的 CAN 节
点没有以显性状态驱动 CAN 总线。 TXD 拥有一个内部
的上拉电阻 （通常为 25 kΩ，连接到 V
DD）。
1.7.2 接地端 （VSS）
接地引脚。
1.7.3 电源端 （VDD）
正电源引脚。
1.7.4 接收器数据输出 （RXD）
RXD 是一个 CMOS 兼容输出引脚，它根据 CANH 和
CANL 引脚上的差分信号决定驱动高电平还是低电平。
它通常与 CAN 控制器的接收器数据输入相连。当 CAN
总线为隐性时 RXD 处于高电平，当 CAN 总线为显性的
时候它为低电平。
1.7.5 参考电压 （VREF）
参考电压输出 （定义为 VDD/2）。
1.7.6 CAN 低电压端 （CANL）
CANL 输出驱动 CAN 差分总线的低端。该引脚同时与接
收器输入比较器内部相连。
1.7.7 CAN 高电压端 （CANH）
CANH 输出驱动 CAN 差分总线的高端。该引脚同时与
接收器输入比较器内部相连。
1.7.8 斜率电阻输入 （RS）
RS 引脚通过外部偏置电阻选择高速、斜率控制或待机
模式。
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MCP2551
注：
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MCP2551
2.0 电气特性
2.1 术语和定义
ISO-11898 中定义了许多术语来描述一个 CAN 收发器
器件的电气特性。这些术语和定义现总结如下。
2.1.1 总线电压
VCANL 和 VCANH 表示总线上 CANL 和 CANH 相对于各
CAN 节点地的电压。
2.1.2 共模总线电压范围
在 VCANL 和 VCANH 相对于地的边界电压范围之内，即
使连接的 CAN 节点数目达到最多，也可以正常运作。
2.1.3 （CAN 节点上的）内部差分电容 CDIFF
当 CAN 节点未与总线相连的时候（见图 2-1），在隐性
状态下 CANL 和 CANH 之间的电容。
2.1.4 （CAN 节点上的）内部差分电阻 RDIFF
当 CAN 的节点未与总线相连的时候（见图 2-1），在 隐
性状态下 CANL 和 CANH 之间的电阻。
2.1.5 （CAN 总线的）差分电压 VDIFF
双线 CAN 总线的差分电压，其值为 VDIFF = VCANH -
CANL。
V
2.1.6 （CAN 节点）内部电容 CIN
当 CAN 节点未与总线相连的时候（见图 2-1），在隐性
状态下 CANL （或 CANH）与地之间的电容。
2.1.7 （CAN 节点）内部电阻 RIN
当 CAN 节点未与总线相连的时候（见图 2-1），在隐性
状态下 CANL （或 CANH）与地之间的电阻。
图 2-1： 物理层定义
ECU
RIN
CANL
RIN
RDIFF
CIN CIN
CDIFF
CANH
GROUND
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