基于軟件設計的HART協議物理層規范
以HART協議為基礎的一系列的設計標準，以及軟件平臺和設計我們在下面的一個設備應用中進行一下介紹。那么我們這篇文章主要參考的對象則是依據一款軟件設計進行講解的。下面我們來對此進行一下簡單的介紹。遵照一套標準的協議來開發一套系統，其最大的好處是不論硬件設備提供商還是軟件開發人員，都可以獨立地按照標準的規范進行設計，分別提供標準的接口，從而大大提高工作效率，在最后的軟件和硬件的聯合調試中會帶來最大的方便。由于HART協議是本數據平臺軟件和整個控制系統軟件設計的理論依據，只有充分理解和消化了HART協議各層規范后，才可以根據具體規范對協議的各層進行軟件實現，從而達到上位機軟件與基于HART協議的現場儀表之間進行通信，以完成數據交換的目的。目前，國內對HART協議進行系統的翻譯，總結和消化的文獻還不多見，因此在本章，鄭州波特電子有限公司將根據在研究工作中對HART協議的消化和理解，簡要地對在軟件設計中涉及到的HART協議規范進行總結。
1. HART協議概述:
HART（Highway Addressable Remote Transducer）協議，是一項4-20mA信號與數字通信技術兼容的過渡性標準，現已有Rosemount ,Smar,ABB ,Fuji , Moore, E+H, Honeywell, Fisher Controls, Arcom Control Systems Ltd. 等70多家公司參加了HART協議基金HCF。由于HART協議眾多不容置疑的優點，使它成為全球應用最為廣泛的現場通信協議，1994年，HART變送器占世界智能變送器市場的76%，已成為事實上的工業標準。據業內人士估計，HART協議在國際上的使用壽命為15-20年，國內由于客觀條件所限，這個時間還會更長些，因此，在今后很長一段時間內，HART產品仍有十分廣泛的市場。
HART 協議保留了4-20mA過程控制信號的工業標準，允許在同一個環路上同時存在模擬信號和數字通信信號而不相互影響。這一點是通過采用Bell202的通信標準實現的，Bell202采用頻移鍵控FSK（Frequency Shift Keying ）技術。HART協議的通信是在4-20mA的電流上施加一頻率信號而實現的。有兩個信號頻率，一個是1200HZ，代表邏輯“1”，另一個是2200HZ，代表邏輯“0”，信號的幅值是0.5mA。
在整個通訊過程中，既有模擬信號（4-20mA），也有數字信號（1200HZ和2200HZ），由于在一個信號周期中，通信信號的平均值為0，從而不對4-20mA的模擬信號產生影響，這是HART協議最重要的特點之一。
HART協議參考了國際標準化組織（ISO）提出的OSI（Open Systems Interconnection）模型。該模型提供了通信系統所必須的結構和要素。而HART只使用了一個簡化的OSI模型，僅用了其中的一，二，七層。
層號 層名 OSI層次HART層次
7 應用層 格式化數據HART命令
6 表示層 轉換數據 無
5 會話層 控制會話 無
4 傳輸層 確保信息完整 無
3 網絡層 路由傳送 無
2 數據鏈路層 差錯處理 協議規則
1 物理層 連接設備 BELL 202
HART協議與OSI參考模型的關系
HART協議包括物理層，數據鏈路層和應用層，及DLL語言這四部分。
2. HART協議物理層規范
物理層規定了信號的傳輸方法，信號電平，設備阻抗和介質。通常物理層使用雙絞線作為介質，在雙絞線上單獨傳輸數字信號或者同時傳輸數字與模擬信號。有效通信距離為5000英尺（1500米）。HART數字信號的傳輸是模擬信號傳輸的簡單擴展，在電流模式中，是在現有的低頻率模擬電流（典型的是4-20 mA）上疊加一個高頻率電流。在電壓模式中，是在現有的直流電壓信號（典型的是1-5VDC）上疊加HART電壓信號。這兩種信號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的二進制相位連續頻移鍵控（FSK）。
信息格式：1個起始位（0），8個數據位，1個校驗位（奇校驗）和一個停止位。
