在曾经的讲述中，我们了解了不少有关于hart协议的知识，我们知道，它在总线和一些特定的场合，有着重要的应用。这里，我们主要参数一下hart协议的仪表应用。在这里，我们着重讲解了远程通信硬件的设计，希望能够帮助大家拓展这方面的知识。
现场仪表hart协议远程通信硬件设计
某现场仪表的hart协议部分主要完成数字信号到模拟电流信号的转换,并实现对主要变量和测量?过程参数?设备组态?校准及诊断信息的访问?hart通信部分主要由d/a转换和bell202 modem及其附属电路来实现?其中,d/a变换作用是直接将数字信号转换成4ma~20ma电流输出,以输出主要的变量?bell202 modem及其附属电路的作用是对叠加在4ma~20ma环路上的信号进行带通滤波放大后,hart通信单元如果检测到fsk频移键控信号,则由bell202 modem将1200hz的信号解调为“1,2200hz信号解调为“0的数字信号,通过串口通信交mcu,mcu接收命令帧,作相应的数据处理?然后,mcu产生要发回的应答帧,应答帧的数字信号由modem调制成相应的1200hz和2200hz的fsk频移键控信号,波形整形后,经ad421叠加在环路上发出?
d/a变换器采用ad421,它是美国adi公司推出的一种单片高性能数模转换器,由环路供电,16位数字信号以串行方式输入,可以将数字信号直接转换成4ma~20ma电流输出?它提供了高精度?全集成?低功耗的解决方案,采用16引脚dip?tssop?soic封装,可实现低成本的远程智能工业控制?ad421包括串行输入16位 d/a（数字/电流 ）转换,除自身用电外,还提供可选择的（5v,3.3 v或 3 v）稳压输出供变送器其他部分用电?
hart modem采用 smar公司的 ht2012,是符合bell202标准的半双工调制解调器,实现hart协议规定的数字通信的编码或译码?该芯片专为 hart仪器设计,片内集成了符合 bell202标准的调制器?解调器?时钟及定时电路?检测控制电路?性价比较高,16脚 dip和28脚plcc封装,在+5v供电时工作电流80μa?ht2012与微控制器交换数字信号,同ad421作模拟信号接口?它一方面与mcu的异步串行通信口进行串行通信,一方面将输入的不归零的数字信号调制成fsk信号,再经ad421叠加在4ma~20ma的回路上输出,或者将回路信号经带通滤波?放大整形后取出fsk信号解调为数字信号,从而实现hart通信?
对于hart modem所需要的输入时钟,采用7.3728mhz的晶振通过两个计数器74ls161进行两次4分频,得到16分频的时钟?
由于hart数字通信的要求,有0.5ma的正弦波电流信号叠加在4ma电流上,因此整个硬件电路必须保证在3.5ma以下还能正常工作,因此实现系统的低功耗设计非常重要?
通信的软件设计
hart通信程序也即为hart协议数据链路层和应用层的软件实现,是整个现场仪表软件设计的关键?
在hart通信过程中,主机（上位机）发送命令帧,现场仪表通过串行口中断接收到命令帧后,由mcu作相应的数据处理,产生应答帧,由mcu触发发送中断,发出应答帧,从而完成一次命令交换?
首先在上电或者看门狗复位后,主程序要对通信部分进行初始化,主要包括波特率设定?串口工作方式设定?清通信缓冲区?开中断等?
在初始化完成之后通讯部分就一直处在准备接收状态下,一旦上位机有命令发来,ht2012的载波检测口ocd变为低电平,触发中断,启动接收,程序就进入接收部分?然后完成主机命令的解释并根据命令去执行相应的操作,zui后按一定的格式生成应答帧并送入通信缓冲区,启动发送,完成后关闭sci?
在发送应答帧之后,再次进入等待状态,等待下一条主机命令?
总结
实践证明,上述方法具有结构简单?工作可靠的特点,*符合hart协议,具有较好的通用性?
由于hart众多不容置疑的优点,使得它成为应用zui广的现场通信协议,已成为工业上实用的标准?因此在今后很长一段时期内,hart协议产品在国内仍然具有十分广阔的市场?