HART通讯协定
此条目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑。 (2020年3月17日) |
HART通讯协定（HART Communication Protocol）是一种混合类比数位的自动化开放型协定。HART的全名是Highway Addressable Remote Transducer（高速可寻址远程传感器），最大的特色及优点是可以在传统的4–20 mA类比仪表电流环上通讯，可以在纯类比的主站系统中共用线路。HART常用在程序及仪表系统中，有小型的自动化设备，也有高度复杂的工业应用。
| HART | |
|---|---|
| 管理机构 | FieldComm Group |
| 通讯协定资料 | |
| 网络种类 | 设备（程序自动化） |
| 物理介质 | 4–20 mA类比仪表配线，或是2.4 GHz无线通讯 |
| 网络拓扑 | 点对点、多站架构（multidrop）、无线网格 |
| 最大设备数 | 多站时可到15个 |
| 最高通讯速度 | 依使用的物理介质而定 |
| 设备定址方式 | 硬件/软件 |
依照Emerson的资料[1]，由于世界上有大量的系统装设了4–20 mA的线路，HART通讯协定是现今最受欢迎的几种通讯协定之一。若使用者想使用传统的4–20 mA，但希望有较智慧的通讯协定，HART通讯协定是很好的传换用通讯协定。
此通讯协定是由Rosemount Inc.所发展，一开始是Bell 202的早通讯标准，在1980年代中期发展，要做为其智慧现场仪器的数位通讯协定。之后就演进为HART，而且成为开源标准。此后有许多不同版本的规格，通讯协定的能力也日渐强化。
HART通讯协定使用频率偏移调变（FSK）的调变方式，在电流信号上面加上+/- 0.5 mA的信号，1用1200 Hz的频率表示，0用2200 Hz的频率表示。
模式
HART通讯协定的主要运作模式有二种：点对点（类比/数位）模式，以及多站（multidrop）模式
点对点
在点对点模式中，数位信号是加在4–20 mA的回路电流上。不论对控制器、量测仪器以及终端控制元件而言，4–20 mA的电流类比信号以及数位信号都是可用的信号。
设备的轮询位址会设为0。每一个设备缆线信号对上面只能有一个仪器。有一个讯号（多半是使用者指定）会是4–20 mA信号。另一个信号是在4–20 mA上的数位信号。例如压力可以用4–20 mA来传输，表示某一范围的压力，而温度可用同一组线上的数位信号来传输。在点对点模式中，HART通讯协定的数位部分可以视为是数位电流环界面。
多站
在多站（multi-drop）模式下，电流环固定为4 mA，允许同一组电流环上有多个设备。
HART第三版至第五版允许的轮询位址是1至15，HART第六版的位圵是1到63，HART第七版的位圵是0至63。每一个设备需要有独立不重复的位址。
封包结构
请求的HART封包有以下的结构：
| 名称 | 字节个数 | 说明 |
| 位址 | 1–5 | 标示从站、主站以及Burst Mode |
| 扩充 | 0–3 | 扩充栏位的长度0–3字节，长度由Delimiter（启始定界符）决定 |
| 指令 | 1 | 要执行指令的编号 |
| 资料字节数 | 1 | 表示资料栏位的长度 |
| 资料 | 0–255 | 和指令有关的资料。若是BACK及ACK，至少要有二个字节的资料。- |
| 校验和 | 1 | 启始字节开始到最后一个字节，XOR而得的总和 |
前置符号
目前所有较新的设备都会有五个前置符号（Preamble），若是更长，会降低通讯的速度，不过主站需要相容较早期，数量更多的前置符号。主站连接新的设备时，一开始要用最长（29个）的前置符号，若设备己决定使用的前置符号个数，就切换为设备指定的符号。
前置符号是"ff" "ff" "ff" "ff" "ff"（五个ff）。
启始定界符
此字节会包括主站编号，以及启始使用的封包。
位址
在其中一种HART架构中是用来标示信号的目的位址。最早的位址架构只能用四个位元标示目的位址，因此包括主站在内，只能有十六个设备。
新的架构用38个位元来标示目的位址，可以用Command 0或Command 11询问设备的位址。
指令
是一个字节的数值，表示要执行的指令编号。 Command 0或Command 11可以用来询问设备的位址。
资料字节数
标示资料的长度。
状态
主站没有状态栏位，从站有二个字节的状态栏位。 从站可以用状态栏位告知主站，从站的工作是否已完成，以及其健康状态。
资料
资料所在的栏位依执行的指令而不同。
校验和
校验和是由从启始字节开始，到资料栏位最后一个字节，所有资料XOR而得。