HART协议设计原理和参数标准

HART 协议设计原理和参数标准
2010-07-13 13:30 佚名 TT 安全 我要评论(0) 字号：T |

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文章中，我们对 HART 协议的一些设计做了介绍。其中包括物理层和链路层的相关规范介绍。希望大家能够了解这部分内容。

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HART 协议是按照 ISO 标准的开放式参考模型。那么这种协议也属于通讯协议的范畴。多种通讯应用以及标准在很多领域都有所应用。HART,即 Highway Addressable Remote Transducer,是可寻址远程传感器高速公路的简称,最早由美国 Rosemount 公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持,其特点是在不干 扰 4~20mA 模拟信号的同时允许双向数字通讯?符合 HART 协议的智能电磁流量计不仅可以实现各种流量的检测和就地显示,还可以通过上位计进行远程设定,改变 流量计的零点?量程,以及完成自诊断等功能,在很大程度上方便了流量计的使用和维护,因而具有较强的市场竞争力?

HART 协议简介

HART 协议遵循 ISO 制订的 OSI 开放式系统互连参考模型,采用了 OSI 模型的第一层?第二层和第七层,即物理层?数据链路层和应用层?

1 物理层规范

HART 协议采用美国电话通讯系统 Bell202 频移键控(FSK)标准,在 4~20mA 的模拟±0.5mA 的正弦波,波特率是 1200bps?因为所叠加的正弦信号平均值为 0,而且 相位连续频移键控技术要求在波特率为 1200Hz 的数据位 1 和 0 的边界的相位角是连续的,所以数字通讯信号不会影响 4~20mA 的模拟信号?

2 数据链路层规范

这一部分协议规定了 HART 帧的格式,实现建立?维护?数据链路通讯功能,HART 协议根据冗余检错码信息,通过差错检测机制和采用自动重发请求协议(ARQ),实 现通讯数据无差错传送?

与协议相关的数据传输是以帧的形式实现的?帧是用户控制和寻址信息对用户数据的封装,只有帧中的字节记数结束且经过了差错检验接收正确无误或是物理层 通知信号传输终止(如检测不到载波)之后才可以进行帧的识别?HART 帧的格式如图 1 所示?

PREAMBLE 前导信号?

DELIM 定界符:一个独特的或是最容易识别的字符?

ADDR 地址字节:包含了源地址和目的地址,最高位都用来表示与该帧相关的主设备的地址?

COM 命令字节:表示现场仪表所要执行的功能?

BYTE CORNT 数据总长度:该值表示的是 BYTE CORNT 下一个字节到最后(不包括校验字节) 的字节数?

DATA 数据字节?

CHK 奇偶校验:纵向奇偶校验?

在数据链路层中的 HART 协议是一种“主/从"协议?在从设备的应答消息中除了已被接收的确认命令,许多消息中还包含了主设备询问的数据?HART 协议允许系统 中同时有两个主设备运行,一个基本主设备,一个副主设备?从设备根据两个主设备不同的地址来向它们分发各自的应答命令消息?

3 应用层规范

规定了 HART 消息包中的 3 类命令,第一类是通用命令,适用于遵守 HART 协议的所有产品,为符合 HART 协议的设备提供功能描述;第二类是普通操作命令,适用于 遵守 HART 协议的大部分产品;第三类是设备特殊命令,适用于遵守 HART 协议的特殊产品?