HART通讯协议在现场仪表远程通讯中的实现

　　一、HART协定简介

　　HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通讯协定，是美国Rosemen于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通讯协定。

　　HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通讯，经过10多年的发展，HART技能在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。HART协定采纳基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的 4mA～20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2Mbps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给节制体系模拟信号的大小，保证了与现有模拟体系的兼容性。

　　在HART协定通讯中，重要的变量和节制信息由4mA～20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、历程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协定访问。

　　HART通讯采纳的是半双工的通讯法子。HART协定参考 ISO/OSI(开放体系互连模型)，采纳了它的简化三层模型构造，即第一层物理层，第二层数据链路层和第七层利用层。

　　第一层：物理层。规定了信号的传输法子、传输介质，为了实现模拟通讯和数字通讯同时进行而又互不干扰，HART协定采纳频移键控技能 FSK，即在4mA～20mA模拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采纳 Be11202国际标准，数字信号的传送波特率设定为 1200bps，1200Hz代表逻辑“0”，2200Hz代表逻辑“1”，信号幅值0.5A，如图1所示。　　

　　通讯介质的选择视传输距离长短而定。通常采纳双绞同轴电缆作为传输介质时，最大传输距离可到达1500m。线路总阻抗应在230Ω～1100Ω。

　　第二层：数据链路层。规定了HART帧的格式，实现创建、保护、终结链路通讯功效。HART协定依据冗余检错码信息，采纳主动反复恳求发送机制，打消由于线路噪音或其他干扰引起的数据通讯出错，实现通讯数据无过错传送。

　　现场仪表要实行HART指令，操作数必需合乎指定的大小。每个独立的字符包括1个起始位、8个数据位、1个奇偶校验位和一个停滞位。由于数据的有无和长短并不恒定，所以HART数据的长度也是不一样的，最长的HART数据包括25个字节。

　　第三层：利用层。为HART命令集，用于实现 HART指令。命令分为三类，即通用命令、普通命令和专用命令。

　　二、现场仪表HART协定远程通讯硬件设计

　　某现场仪表的HART协定部分重要完成数字信号到模拟电流信号的转换，并实现对重要变量和测量、历程参数、设备组态、校准及诊断信息的访问。图2是HART协定通讯模块构造设计框图。