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技术文章

hart协议详解

　　1、HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国ROSEMOUNT公司于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信协议。 HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过10多年的发展，HART技术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协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA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，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。

　　HART通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。HART规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令，**类称为通用命令，这是所有设备都理解、都执行的命令；**类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备（尽管不是全部）中实现，这类命令包括*常用的的现场设备的功能库；第三类称为特殊设备命令，以便于工作在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。

　　HART采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混合信号制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质**防爆要求，并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。

　　2、基金会现场总线，即FoudationFieldbus,简称FF。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。

　　基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为3125Kbps,通信距离可达 1900m (可加中继器延长),可支持总线供电，支持本质**防爆环境。H2的传输速率为 1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心位置或是正跳变，或是负跳变。正跳变代表0，负跳变代表1，从而使串行数据位流中具有足够的定位信息，以保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态，也可根据数据的中心位置**定位。

　　HART通用命令一览

　　[日期：2008-08-26]来源：松茂电子作者：陈 [字体：大中小]

　　HART命令0：读标识码

　　返回扩展的设备类型代码，版本和设备标识码。

　　��求：无

　　响应：

　　字节0：254

　　字节1：制造商ID

　　字节2：制造商设备类型

　　字节3：请求的前导符数

　　字节4：通用命令文档版本号

　　字节5：变送器规范版本号

　　字节6：设备软件版本号

　　字节7：设备硬件版本号

　　字节8：设备标志

　　字节9-11：设备ID号

　　HART命令1：读主变量（PV）

　　以浮点类型返回主变量的值。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0：主变量单位代码

　　字节1-4：主变量

　　HART命令2：读主变量电流值和百分比

　　读主变量电流和百分比，主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。百分比没有限制在0-100%之间，如果超过了主变量的范围，会跟踪到传感器的上下限。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0-3：主变量电流，单位毫安

　　字节4-7：主变量量程百分比

　　HART命令3：读动态变量和主变量电流

　　读主变量电流和4个（*多）预先定义的动态变量，主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。每种设备类型都定义的**、第三和第四变量，如**变量是传感器温度等。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0-3：主变量电流，单位毫安

　　字节4：主变量单位代码

　　字节5-8：主变量

　　字节9：**变量单位代码

　　字节10-13：**变量

　　字节14：第三变量单位代码

　　字节15-18：第三变量

　　字节19：第四变量单位代码

　　字节20-23：第四变量

　　HART命令4：保留

　　HART命令5：保留

　　HART命令6：写POLLING地址

　　这是数据链路层管理命令。这个命令写Polling地址到设备，该地址用于控制主变量AO输出和提供设备标识。

　　只有当设备的Polling地址被设成0时，设备的主变量AO才能输出，如果地址是1~15则AO处于不活动状态也不响应应用过程，此时AO被设成*小；并设置传输状态第三位——主变量模拟输出固定；上限/下限报警无效。如果Polling地址被改回0，则主变量AO重新处于活动状态，也能够响应应用过程。

　　请求：

　　字节0：设备的Polling地址

　　响应：

　　字节0：设备的Polling地址

　　HART命令7：

　　HART命令8：

　　HART命令9：

　　HART命令10：

　　HART命令11：用设备的Tag读设备的标识

　　这是一个数据链路层管理命令。这个命令返回符合该Tag的设备的扩展类型代码、版本和设备标识码。当收到设备的扩展地址或广播地址时执行该命令。响应消息中的扩展地址和请求的相同。

　　请求：

　　字节0-5：设备的Tag，ASCII码

　　响应：

　　字节0：254

　　字节1：制造商ID代码

　　字节2：制造商设备类型代码

　　字节3：请求的前导符数

　　字节4：通用命令文档版本号

　　字节5：变送器版本号

　　字节6：本设备的软件版本号

　　字节7：本设备的硬件版本号

　　字节8：设备的Flags

　　字节9-11：设备的标识号

　　HART命令12：读消息（Message）

　　读设备含有的消息。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0-23：设备消息，ASCII

　　HART命名13：读标签Tag，描述符Description和日期Date

　　读设备的Tag，Description and Date。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0-5：标签Tag，ASCII

　　字节6-17：描述符，ASCII

　　字节18-20：日期，分别是日、月、年-1900

　　HART命令14：读主变量传感器信息

　　读主变量传感器序列号、传感器极限/*小精度（Span）单位代码、主变量传感器上限、主变量传感器下限和传感器*小精度。传感器极限/*小精度（Span）单位和主变量的单位相同。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0-2：主变量传感器序列号

　　字节3：主变量传感器上下限和*小精度单位代码

　　字节4-7：主变量传感器上限

　　字节8-11：主变量传感器下限

　　字节12-15：主变量*小精度

　　HART命令15：读主变量输出信息

　　读主变量报警选择代码、主变量传递（Transfer）功能代码、主变量量程单位代码、主变量上限值、主变量下限值、主变量阻尼值、写保护代码和主发行商代码。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0：主变量报警选择代码

　　字节1：主变量传递Transfer功能代码

　　字节2：主变量上下量程值单位代码

　　字节3-6：主变量上限值

　　字节7-10：主变量下限值

　　字节11-14：主变量阻尼值，单位秒

　　字节15：写保护代码

　　字节16：商标发行商代码Private Label Distributor Code

　　HART命令16：读*终装配号

　　读设备的*终装配号。

　　请求：无

　　响应：

　　字节0-2：*终装配号

　　HART命令17：写消息

　　写消息到设备。

　　请求：

　　字节0-23：设备消息，ASCII

　　响应：

　　字节0-23：设备消息，ASCII

　　HART命令18：写标签、描述符和日期

　　写标签、描述符和日期到设备。

　　请求：

　　字节0-5：标签Tag，ASCII

　　字节6-17：描述符Descriptor，ASCII

　　字节18-20：日期

　　响应：

　　字节0-5：标签Tag，ASCII

　　字节6-17：描述符Descriptor，ASCII

　　字节18-20：日期

　　HART命令19：写*后装配号

　　写*后装配号到设备。

　　请求：

　　字节0-2：*终装配号

　　响应：

　　字节0-2：*终装配号

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