### HART 数据链路层规范-SPEC-081 知识点解析
#### 一、引言与概述
**1.1 范围**
HART®-SMART通信协议中的数据链路层规范（HART Communication Foundation Document Number: HCF_SPEC-81）规定了在HART网络中设备间数据传输的细节。该规范定义了帧格式、寻址机制、错误检测编码等技术要求，确保数据在网络中准确无误地传输。
**1.2 结构组织**
文档首先介绍了整体框架与结构，随后详细阐述了数据链路层的服务与协议规范。通过这些规范，开发者能够理解如何构建符合HART标准的通信系统。
**1.3 功能需求**
- **应用环境**：描述了HART协议适合的应用场景，如工业自动化领域的过程控制。
- **设备类型**：定义了主设备和从设备的不同角色及其功能差异，包括常规从设备和突发模式从设备。
**1.4 参考资料**
为了帮助读者更好地理解规范，文档列出了相关的参考文献和技术标准。
#### 二、服务与协议规范
**2.1 协议模型**
HART协议模型分为多个层次，其中数据链路层位于物理层之上，主要负责处理帧的传输和接收。这一层定义了帧的格式和传输规则，以及错误检测机制。
**2.2 帧格式**
- **前导码**：用于同步接收器与发送器时钟，确保正确解码。
- **寻址**：指定了消息的目的地，可以是特定地址或广播地址。
- **错误检测编码**：采用循环冗余校验(CRC)等方式来检测传输过程中可能出现的数据错误。
- **主设备到从设备或突发模式从设备的帧**：定义了主设备如何向单个从设备或多播地址发送命令或数据。
- **从设备到主设备的帧**：规定了从设备响应主设备查询或请求的方式。
- **突发模式从设备到主设备的帧**：描述了突发模式下从设备向主设备发送数据的特殊格式。
**2.3 HART协议服务**
- **服务模型**：介绍了如何通过服务接口实现不同层次之间的交互。
- **用户界面原语**：定义了用户与设备进行交互的基本操作，例如读取数据、写入数据等。
- **管理界面原语**：提供了管理和监控网络的功能，例如配置设备参数、查询网络状态等。
- **物理层界面原语**：描述了数据链路层与物理层之间的交互方式，包括数据的发送和接收过程。
**2.4 HART协议规范**
- **协议模型**：进一步细化了服务的具体实现方式，包括接收和发送机制。
- **接收和发送机器**：定义了设备如何处理接收到的消息和如何准备发送消息的内部状态机。
- **从设备/突发模式协议状态机**：描述了从设备或突发模式设备处理消息的流程。
- **主设备协议状态机**：规定了主设备如何管理与从设备的通信，包括仲裁和超时机制。
- **仲裁和超时常量**：确定了在网络中解决冲突的方法及各种操作的时间限制。
#### 三、附录
**附录 A：修订历史**
文档最后提供了修订历史记录，便于跟踪版本变化并了解更新内容。
HART数据链路层规范为HART通信协议提供了一套完整的数据传输框架，不仅涵盖了技术细节，还明确了各个层次之间如何协同工作，从而实现了高效可靠的数据交换。这对于开发基于HART标准的工业控制系统至关重要。
