以HART協(xié)議為基礎(chǔ)的一系列的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及軟件平臺(tái)和設(shè)計(jì)我們?cè)谙旅娴囊粋€(gè)設(shè)備應(yīng)用中進(jìn)行一下介紹。那么我們這篇文章主要參考的對(duì)象則是依據(jù)一款軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行講解的。下面我們來(lái)對(duì)此進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的介紹。遵照一套標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議來(lái)開(kāi)發(fā)一套系統(tǒng)，其最大的好處是不論硬件設(shè)備提供商還是軟件開(kāi)發(fā)人員，都可以獨(dú)立地按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別提供標(biāo)準(zhǔn)的接口，從而大大提高工作效率，在最后的軟件和硬件的聯(lián)合調(diào)試中會(huì)帶來(lái)最大的方便。由于HART協(xié)議是本數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件和整個(gè)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，只有充分理解和消化了HART協(xié)議各層規(guī)范后，才可以根據(jù)具體規(guī)范對(duì)協(xié)議的各層進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到上位機(jī)軟件與基于HART協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)儀表之間進(jìn)行通信，以完成數(shù)據(jù)交換的目的。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)HART協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)的翻譯，總結(jié)和消化的文獻(xiàn)還不多見(jiàn)，因此在本章，鄭州波特電子有限公司將根據(jù)在研究工作中對(duì)HART協(xié)議的消化和理解，簡(jiǎn)要地對(duì)在軟件設(shè)計(jì)中涉及到的HART協(xié)議規(guī)范進(jìn)行總結(jié)。

1. HART協(xié)議概述:

HART（Highway Addressable Remote Transducer）協(xié)議，是一項(xiàng)4-20mA信號(hào)與數(shù)字通信技術(shù)兼容的過(guò)渡性標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)已有Rosemount ,Smar,ABB ,Fuji , Moore, E+H, Honeywell, Fisher Controls, Arcom Control Systems Ltd. 等70多家公司參加了HART協(xié)議基金HCF。由于HART協(xié)議眾多不容置疑的優(yōu)點(diǎn)，使它成為全球應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場(chǎng)通信協(xié)議，1994年，HART變送器占世界智能變送器市場(chǎng)的76%，已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，HART協(xié)議在國(guó)際上的使用壽命為15-20年，國(guó)內(nèi)由于客觀條件所限，這個(gè)時(shí)間還會(huì)更長(zhǎng)些，因此，在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，HART產(chǎn)品仍有十分廣泛的市場(chǎng)。

HART 協(xié)議保留了4-20mA過(guò)程控制信號(hào)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，允許在同一個(gè)環(huán)路上同時(shí)存在模擬信號(hào)和數(shù)字通信信號(hào)而不相互影響。這一點(diǎn)是通過(guò)采用Bell202的通信標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的，Bell202采用頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying ）技術(shù)。HART協(xié)議的通信是在4-20mA的電流上施加一頻率信號(hào)而實(shí)現(xiàn)的。有兩個(gè)信號(hào)頻率，一個(gè)是1200HZ，代表邏輯“1”，另一個(gè)是2200HZ，代表邏輯“0”，信號(hào)的幅值是0.5mA。

在整個(gè)通訊過(guò)程中，既有模擬信號(hào)（4-20mA），也有數(shù)字信號(hào)（1200HZ和2200HZ），由于在一個(gè)信號(hào)周期中，通信信號(hào)的平均值為0，從而不對(duì)4-20mA的模擬信號(hào)產(chǎn)生影響，這是HART協(xié)議最重要的特點(diǎn)之一。

HART協(xié)議參考了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出的OSI（Open Systems Interconnection）模型。該模型提供了通信系統(tǒng)所必須的結(jié)構(gòu)和要素。而HART只使用了一個(gè)簡(jiǎn)化的OSI模型，僅用了其中的一，二，七層。

層號(hào) 層名 OSI層次HART層次 

7 應(yīng)用層 格式化數(shù)據(jù)HART命令 

6 表示層 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 無(wú) 

5 會(huì)話(huà)層 控制會(huì)話(huà) 無(wú) 

4 傳輸層 確保信息完整 無(wú) 

3 網(wǎng)絡(luò)層 路由傳送 無(wú) 

2 數(shù)據(jù)鏈路層 差錯(cuò)處理 協(xié)議規(guī)則 

1 物理層 連接設(shè)備 BELL 202 

HART協(xié)議與OSI參考模型的關(guān)系

HART協(xié)議包括物理層，數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，及DLL語(yǔ)言這四部分。

2. HART協(xié)議物理層規(guī)范

物理層規(guī)定了信號(hào)的傳輸方法，信號(hào)電平，設(shè)備阻抗和介質(zhì)。通常物理層使用雙絞線(xiàn)作為介質(zhì)，在雙絞線(xiàn)上單獨(dú)傳輸數(shù)字信號(hào)或者同時(shí)傳輸數(shù)字與模擬信號(hào)。有效通信距離為5000英尺（1500米）。HART數(shù)字信號(hào)的傳輸是模擬信號(hào)傳輸?shù)暮?jiǎn)單擴(kuò)展，在電流模式中，是在現(xiàn)有的低頻率模擬電流（典型的是4-20 mA）上疊加一個(gè)高頻率電流。在電壓模式中，是在現(xiàn)有的直流電壓信號(hào)（典型的是1-5VDC）上疊加HART電壓信號(hào)。這兩種信號(hào)傳輸方式共享同樣的硬件，而在頻率上是分離的。

HART使用1200bit/s的二進(jìn)制相位連續(xù)頻移鍵控（FSK）。

信息格式：1個(gè)起始位（0），8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)校驗(yàn)位（奇校驗(yàn)）和一個(gè)停止位。