基于HART協(xié)議的智能電磁流量計的設計與實(shí)現
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HART，即Highway Addressable Remote Transducer，是可尋址遠程傳感器高速公路的簡(jiǎn)稱(chēng)，最早由美國 Rosemount公司開(kāi)發(fā)并得到八十多家著(zhù)名儀表公司的支持,其特點(diǎn)是在不干擾4～20mA模擬信號的同時(shí)允許雙向數字通訊。
符合HART協(xié)議的智能電磁流量計不僅可以實(shí)現各種流量的檢測和就地顯示，還可以通過(guò)上位計進(jìn)行遠程設定，改變流量計的零點(diǎn)、量程，以及完成自診斷等功能，在很大程度上方便了流量計的使用和維護，因而具有較強的市場(chǎng)競爭力。[1]本文討論基于HART協(xié)議智能電磁流量計具體實(shí)現的技術(shù)問(wèn)題,一是要解決硬件電路的設計問(wèn)題，二是要討論實(shí)現HART協(xié)議命令集編程及上位機軟件的實(shí)現。
2 HART協(xié)議簡(jiǎn)介
HART協(xié)議遵循ISO制訂的OSI 開(kāi)放式系統互連參考模型，采用了OSI 模型的第一層、第二層和第七層，即物理層、數據鏈路層和應用層。
2.1 物理層規范
HART 協(xié)議采用美國電話(huà)通訊系統Bell202頻移鍵控(FSK)標準，在4～20mA的模擬±0.5mA的正弦波，波特率是 1200bps。因為所疊加的正弦信號平均值為0，而且相位連續頻移鍵控技術(shù)要求在波特率為 1200Hz的數據位 1 和 0 的邊界的相位角是連續的，所以數字通訊信號不會(huì )影響4～20mA的模擬信號。
2.2 數據鏈路層規范[2][3]
這一部分協(xié)議規定了HART 幀的格式，實(shí)現建立、維護、數據鏈路通訊功能，HART協(xié)議根據冗余檢錯碼信息，通過(guò)差錯檢測機制和采用自動(dòng)重發(fā)請求協(xié)議（ARQ），實(shí)現通訊數據無(wú)差錯傳送。
與協(xié)議相關(guān)的數據傳輸是以幀的形式實(shí)現的。幀是用戶(hù)控制和尋址信息對用戶(hù)數據的封裝，只有幀中的字節記數結束且經(jīng)過(guò)了差錯檢驗接收正確無(wú)誤或是物理層通知信號傳輸終止（如檢測不到載波）之后才可以進(jìn)行幀的識別。HART 幀的格式如圖1所示。
PREAMBLE 前導信號。
DELIM 定界符：一個(gè)獨特的或是最容易識別的字符。
ADDR地址字節：包含了源地址和目的地址,最高位都用來(lái)表示與該幀相關(guān)的主設備的地址。
COM 命令字節：表示現場(chǎng)儀表所要執行的功能。
BYTE CORNT數據總長(cháng)度：該值表示的是BYTE CORNT下一個(gè)字節到最后(不包括校驗字節) 的字節數。
DATA 數據字節。
CHK 奇偶校驗：縱向奇偶校驗。
在數據鏈路層中的HART協(xié)議是一種“主/從”協(xié)議。在從設備的應答消息中除了已被接收的確認命令，許多消息中還包含了主設備詢(xún)問(wèn)的數據。HART協(xié)議允許系統中同時(shí)有兩個(gè)主設備運行，一個(gè)基本主設備，一個(gè)副主設備。從設備根據兩個(gè)主設備不同的地址來(lái)向它們分發(fā)各自的應答命令消息。
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