對于HART協(xié)議我們再來介紹一下，這次我們來簡單說一下HART協(xié)議的原理，也就是運(yùn)用了哪一種調(diào)制方法，以及它的幀格式還有一些應(yīng)用環(huán)境需要注意的一些問題。HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，是美國Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。 HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應(yīng)時間的通信，經(jīng)過10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，另外的測量、過程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過HART協(xié)議訪問。

HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時期具有較強(qiáng)的市場競爭能力，得到了較快發(fā)展。HART 規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令，***類稱為通用命令，這是所有設(shè)備都理解、都執(zhí)行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現(xiàn)場設(shè)備（盡管不是全部）中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的的現(xiàn)場設(shè)備的功能庫；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便于工作在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會中開放使用，又可以為開發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。在一個現(xiàn)場設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時存在這三類命令。

HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL。現(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由HART基金會負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè)備運(yùn)用DDL技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號制，導(dǎo)致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定HART協(xié)議幀的格式，可尋址范圍0~15，“0”時，處于4~20mA及數(shù)字信號點(diǎn)對點(diǎn)模式，現(xiàn)場儀表與兩個數(shù)字通信主設(shè)備（也稱作通信設(shè)備或主設(shè)備）之間采用特定的串行通信，主設(shè)備包括PC機(jī)或控制室系統(tǒng)和手持通信器。單站操作中，主變量（過程變量）可以以模擬形式輸出，也可以以數(shù)字通信方式讀出，以數(shù)字方式讀出時，輪詢地址始終為0。也就是說，單站模式時數(shù)字信號和4~20mA模擬信號同時有效。

“1~15”處于全數(shù)字通信狀態(tài)，工作在點(diǎn)對多點(diǎn)模式，通信模式有“問答”式、“突發(fā)”式(點(diǎn)對點(diǎn)、自動連續(xù)地發(fā)送信息)。按問答方式工作時的數(shù)據(jù)更新速率為2~3次/s，按突發(fā)方式工作時的數(shù)據(jù)更新速率為3~4次/s。

在本質(zhì)安全要求下，只使用一個電源，至多能連接15臺現(xiàn)場儀表，每個現(xiàn)場設(shè)備可有256個變量，每個信息***可包含4個變量。這就是所謂的多點(diǎn)（多站）操作模式。這種工作方式尤其適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控，如管道系統(tǒng)和油罐儲存場地。

采用多點(diǎn)模式，4~20mA的模擬輸出信號不再有效（輸出設(shè)在4mA使功耗最小，主要是為變送器供電，各個現(xiàn)場裝置并聯(lián)連接），系統(tǒng)以數(shù)字通信方式依次讀取并聯(lián)到一對傳輸線上的多臺現(xiàn)場儀表的測量值（或其它數(shù)據(jù)）。如果以這種方式構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以顯著地降低現(xiàn)場布線的費(fèi)用和減少主設(shè)備輸入接口電路，這對于控制系統(tǒng)有重要價值。

HART協(xié)議根據(jù)冗余檢錯碼信息，采用自動重復(fù)請求發(fā)送機(jī)制，消除由于線路噪聲或其他干擾引起的數(shù)據(jù)誤碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無差錯傳送。能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求。