HART通信协议在现场仪表远程通信中的实现 点击：7857 | 回复：123
发表于：2005-11-03 14:51:00
楼主
[b]一、HART协议简介[/b]
HART协议参考 ISO/OSI（开放系统互连模型），采用了它的简化三层模型结构，即第一层物理层，第二层数据链路层和第七层应用层。
第一层：物理层。规定了信号的传输方法、传输介质，为了实现模拟通信和数字通信同时进行而又互不干扰，HART协议采用频移键控技术 FSK，即在4mA～20mA模拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采用 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。
通信介质的选择视传输距离长短而定。通常采用双绞同轴电缆作为传输介质时，最大传输距离可达到1500ｍ。线路总阻抗应在230Ω～1100Ω之间。
第二层：数据链路层。规定了HART帧的格式，实现建立、维护、终结链路通讯功能。HART协议根据冗余检错码信息，采用自动重复请求发送机制，消除由于线路噪音或其他干扰引起的数据通讯出错，实现通讯数据无差错传送。
现场仪表要执行HART指令，操作数必须合乎指定的大小。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止位。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数据包含25个字节。
第七层：应用层。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。
[b]二、现场仪表HART协议远程通信硬件设计[/b]
HART通信部分主要由D/A转换和Bell202 MODEM及其附属电路来实现。其中，D/A变换作用是直接将数字信号转换成4mA～20mA电流输出，以输出主要的变量。Bell202 MODEM及其附属电路的作用是对叠加在4mA～20mA环路上的信号进行带通滤波放大后，HART通信单元如果检测到FSK频移键控信号，则由Bell202 MODEM将1200Hz的信号解调为“1”，2200Hz信号解调为“0”的数字信号，通过串口通信交MCU，MCU接收命令帧，作相应的数据处理。然后，MCU产生要发回的应答帧，应答帧的数字信号由MODEM调制成相应的1200Hz和2200Hz的FSK频移键控信号，波形整形后，经AD421叠加在环路上发出。
三、通信的软件设计
HART通信程序也即为HART协议数据链路层和应用层的软件实现，是整个现场仪表软件设计的关键。
在HART通信过程中，主机（上位机）发送命令帧，现场仪表通过串行口中断接收到命令帧后，由MCU作相应的数据处理，产生应答帧，由MCU触发发送中断，发出应答帧，从而完成一次命令交换。
首先在上电或者看门狗复位后，主程序要对通信部分进行初始化，主要包括波特率设定、串口工作方式设定、清通信缓冲区、开中断等。
四、结语
实践证明，上述方法具有结构简单、工作可靠的特点，完全符合HART协议，具有较好的通用性。
由于HART众多不容置疑的优点，使得它成为全球应用最广的现场通信协议，已成为工业上实用的标准。因此在今后很长一段时期内，HART协议产品在国内仍然具有十分广阔的市场。
HART协议参考 ISO/OSI（开放系统互连模型），采用了它的简化三层模型结构，即第一层物理层，第二层数据链路层和第七层应用层。
第一层：物理层。规定了信号的传输方法、传输介质，为了实现模拟通信和数字通信同时进行而又互不干扰，HART协议采用频移键控技术 FSK，即在4mA～20mA模拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采用 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。
通信介质的选择视传输距离长短而定。通常采用双绞同轴电缆作为传输介质时，最大传输距离可达到1500ｍ。线路总阻抗应在230Ω～1100Ω之间。
第二层：数据链路层。规定了HART帧的格式，实现建立、维护、终结链路通讯功能。HART协议根据冗余检错码信息，采用自动重复请求发送机制，消除由于线路噪音或其他干扰引起的数据通讯出错，实现通讯数据无差错传送。
现场仪表要执行HART指令，操作数必须合乎指定的大小。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止位。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数据包含25个字节。
第七层：应用层。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。
[b]二、现场仪表HART协议远程通信硬件设计[/b]
HART通信部分主要由D/A转换和Bell202 MODEM及其附属电路来实现。其中，D/A变换作用是直接将数字信号转换成4mA～20mA电流输出，以输出主要的变量。Bell202 MODEM及其附属电路的作用是对叠加在4mA～20mA环路上的信号进行带通滤波放大后，HART通信单元如果检测到FSK频移键控信号，则由Bell202 MODEM将1200Hz的信号解调为“1”，2200Hz信号解调为“0”的数字信号，通过串口通信交MCU，MCU接收命令帧，作相应的数据处理。然后，MCU产生要发回的应答帧，应答帧的数字信号由MODEM调制成相应的1200Hz和2200Hz的FSK频移键控信号，波形整形后，经AD421叠加在环路上发出。
三、通信的软件设计
HART通信程序也即为HART协议数据链路层和应用层的软件实现，是整个现场仪表软件设计的关键。
在HART通信过程中，主机（上位机）发送命令帧，现场仪表通过串行口中断接收到命令帧后，由MCU作相应的数据处理，产生应答帧，由MCU触发发送中断，发出应答帧，从而完成一次命令交换。
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四、结语
实践证明，上述方法具有结构简单、工作可靠的特点，完全符合HART协议，具有较好的通用性。
由于HART众多不容置疑的优点，使得它成为全球应用最广的现场通信协议，已成为工业上实用的标准。因此在今后很长一段时期内，HART协议产品在国内仍然具有十分广阔的市场。
发表于：2007-10-07 11:07:00
103楼
我们是专业研制的HART协议转换RS232/RS485/USB接口智能转换器(型号SM100)是采用了最新HART协议芯片及配备高性能单片机研制而成,进行HART协议全透明传输.性能长期稳定可靠,并大量备货,供给客户的需要.成功与ABB压力变送器,E+H电磁流量计,K-TEK公司型号为AT100的HART协议的液位计等进行通讯,直接4-20mA电流信号上接读出压力，瞬时流量，累计流量，液位等的信号采集。送给数据采集器或者PC。
并且能为客户定制HART协仪智能传感器
请进入嘉兴市松茂电子有限公司,
网站WWW.smdznet.com.
联系电话:057382623038 13750782917 QQ:253006576 姚先生.
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发表于：2011-12-09 11:27:47
120楼
德国SOFTING提供符合最新HART7.3规范的从站协议栈产品，帮助国内设备厂商轻松实现现场设备的HART通讯接口。
另外，还有针对现场仪表的Wireless HART，Profibus PA以及FF等一些列通讯接口解决方案提供。支持官方认证。
德国品质，值得信赖。
欢迎来电咨询：13771754593
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