基于基于HART协议的智能压力变送器的开发协议的智能压力变送器的开发
本文介绍了基于HART协议的以微处理器XEMICS为核心的智能压力变送器的开发。该智能压力变送器可用于现
场压力实时监测，具有温度和非线性补偿、低功耗并且具有兼容数字和模拟通信的能力。
早期的控制系统主要是模拟仪表控制系统，设备之间传输的是1~5V或4～20mA的模拟信号．信号的精度较低且传输过程中易
受干扰。随着电子技术和计算机技术的发展，特别是现场总线的问世，促使新型的全数字智能仪表逐渐取代传统的模拟仪表，
并且在性能上不断向高精确度、高可靠性、高环境适应性的方向发展，采用数字化智能仪表已是大势所趋。然而由于模拟现场
仪表大量使用，受原投资保值的限制，从模拟仪表到全数字智能仪表的更新还需要很长一段时间，在此期间，开发出一种能兼
容模拟信号和数字信号的智能仪表将具有十分重要的现实意义。本文介绍的智能压力变送器即是在这样的背景下开发的。
1 HART协议简介
HART(Highway Addressable Remote Transducer)协议即可寻址远程传感器高速通道开放通信协议，是现场总线的一种，而
且是一种过渡性的协议。其特点是能在现有模拟信号传输线上实现数字信号的通信，可对改进仪表间的通信提供无风险解决方
案，在模拟系统向数字系统转变的过渡时期具有较强的市场竞争力。
HART协议采用基于Bell202标准的FSK颇移键控信号，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
双向数字通信，数据传输速率为1．2Mbps。
HART协议参考ISO／OSI开放系统互连模型，采用了它的简化三层模型结构，即第一层物理层、第二层数据链路层和第七层
应用层。
1．1 物理层
物理层规定了信号的传输方法、传输介质，为了实现模拟通信和数字通信同时进行而又互不干扰．HART协议采用频移键控技
术(FSK)，即在4～20mA模拟信号上迭加一个音频数字信号。频率信号采用Bell202国际标准，1200Hz代表逻辑“l”，2200Hz代
表逻辑“0”，信号幅值为0．5mA，如图l所示。数字信号的传送波特率设定为1200bps。
通信介质的选择视传输距离长短而定。通常，采用双绞同轴电缆作为传输介质时，最大传输距离可达到1500m，线路总阻抗
应在230～1100Ω之间。
1．2 数据链路层
数据链路层规定HART帧的格式如图2所示，实现建立、维护、终结链路通信功能。HART协议根据冗余检错码信息，采用自
动重复请求发送机制，消除了由于线路噪音或其他干扰引起的数据通信出错，实现了通信数据无差错传送。
现场仪表要执行HART指令，操作数必须合乎指定的大小。每个独立的字符包括一个起始位、八个数据位、一个奇偶校验位和
一个停止位。由于数据的有无和长短并不恒定，所以HART数据的长度也不一样，最长的HART数据包含33个字节。
1．3 应用层
应用层为HART命令集，用于实现HART指令。命令分为三类，即通用命令、普通命令和专用命令。
通用命令是通用的，对所有遵从HART协议的智能设备(无论什么公司的产品)都适用。例如读取制造厂商和产品型号信息、读
取过程变量及其单位、读取电流百分比输出等。
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