深度剖析HART协议的原理和应用(1)

深度剖析HART协议的原理和应用(1)

对于HART协议来说，我们更多地是讨论它在通讯方面的应用。例如总线，现场仪表等硬件设计。另外在一些软件设计中，它也同样有着广阔的前景。现在我们就来研究一下在这些方面HART协议的一些工作原理吧。

一､HART协议简介

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协议采纳基于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协议通讯中,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协议访问｡

HART通讯采纳的是半双工的通讯法子｡HART协议参考 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协议采纳频移键控技能 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协议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｡