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HART通信协议V7.doc
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2022-11-24
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HART通信协议V7.doc
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HART 通信协议 V7
VER 1.6
一.概述
HART(Highway Addressable Remote Transducer)协议采纳基于 Bell202 标准的 FSK 频
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
字通讯,数据传输率为 1200bps。由于 FSK 信号的平均值为 0,不阻碍传送给操纵系统模拟
信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性。在 HART 协议通信中要紧的变量和操纵信
息由 4-20mA 传送,在需要的情形下,另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息
通过 HART 协议访问。
在应用层,HART 规定了一系列命令,按命令方式工作。它有三类命令,第一类称为通
用命令,这是所有设备都明白得、执行的命令;第二类称为一般应用命令,所提供的功能能
够在许多现场设备(尽管不是全部)中实现;第三类称为设备专用命令,以便于工作在某些
设备中实现专门功能,这类命令既能够在基金会中开放使用,又能够为开发此命令的公司所
独有。
二.含义
1、 主机(Master):分为第一主机和第二主机,它能连接在 HART 网络上,发出命令与从
机通讯;
2、 从机(Field Device):连接在过程操纵现场中,具有测量、运算多种变量功能,并能与
主机进行 HART 通讯的设备;
3、 长帧(Long Frame):地址 Address 由 5 字节组成的 HART 数据帧,所有的 HART 命令
都支持长帧数据帧。长帧地址各字节含义如下图所示:
制造商 ID 号(Manufacturer ID)由 HART 基金会分配;
在生产中,同类型设备序列号唯独,同时永不重复。广播地址使用长帧结构,低 38 BIT 全
为 0。
厂商指定的设备类型(Decive Type)与制造商 ID 满足下表要求;
设备类型代码指定原则
4、 短帧(Short Frame):地址 Address 由 1 字节组成的 HART 数据帧,短帧只有通用命令
Command 0 能够使用,短帧字节含义如下:所有的 HART 从机都支持长、短帧。
低6位短帧地址:轮询从机地址
主机地址
0:第二主机
1:第一主机
1:从机在突发模式
0:正常模式
短帧Address字节含义
5、 要求帧(STX):由主机(如手抄器)向从机(现场设备)发出要求数据命令;
6、 应答帧(ACK):从机回复给主机的数据;
7、 前导符(Preamble):发起命令(数据)传输的设备在传输数据帧前发送的 0xFF 字符,
发送该字符的数量一样为 5—20 个,该数量能够通过命令来改变;前导符的使用是为了
使数据接收端在硬件电路上产生 CD 载波检测信号,以实现数据通讯的同步。
8、 定界符(Delimiter):表示数据帧传输的开始,指明数据的传输方向、物理层类型,同
时它也指定了数据帧的帧类型(长、短帧),其含义内容如下:
帧类型(传输方向)
001:突发模式
010:主机向从机请求数据(STX)
110:从机向主机回复数据(ACK)
物理层类型
00:异步(FSK)
01:同步(ACK)
扩展字节数
为00
地址类型
0:短帧1字节(轮询)
1:长帧5字节(唯一地址)
定界符 Delimiter 字节含义
9、 地址(Address):由定界符 Delimiter 指定为短帧(1 字节)或长帧(5 字节)两种类型,
长、短帧释义如前述;
10、 扩展字节(Expansion Bytes):本公司目前的 HART 协议版本保留,为 0;
11、 命令(Command):功能码,指明一个数据帧的具体实现功能,命令有通用命令、
一般应用命令、设备专用命令三大类;
12、 数据字节数(Bytes Count):指实际的数据 Data 的数量;
13、 数据(Data):设置或读取指定从机的参数数据(通信的最终结果);
14、 校验字节(Check Byte):从定界符(Delimiter)到数据(Data)的所有字节的‘异
或’值,即纵向校验。
三.HART 通讯规范
1、 通信帧格式:由前导符和数据帧构成,各数据域释义如上
+
Preamble
固定为
(0xFF)
数 据 帧
5-20字节
Delimiter
Address
Expansion
bytes
Command
Bytes
Count
Data
Check
Byte
前导符
定界符
1字节
地址
短帧1字节
长帧5字节
扩展字节
0—3字节
命令
1字节
数据个数
1字节
数据
n字节
校验字节
1字节
通信帧格式
2、 通讯速率:1200Bps;
3、 通讯信号:Bell202 标准的 FSK 频移键控信号,‘1200Hz’代表数字 1,‘2200Hz’代表
数字 0;
4、 数据格式(11 位):1 位起始位、8 位数据位、1 位停止位、1 位校验位,字节奇(Odd)
校验;
5、 应答数据帧的数据个数(Bytes Count)至少为 2 字节,这两个字节分别为响应码
(Response Code)和设备状态码(Field Device Status);
6、 响应码格式:从机回复给主机的命令执行情形代码,当通讯出错时,响应吗最高位 bit7=1,
这时设备状态码无实际意义;当 bit7=0 时,表示通讯正常,余下 6 bits 表示命令执行情
形的响应。
7、 通讯正常时响应码(bit7=0,低 6 bits):
* 具体含义因不同命令而定,可查看相关的 HART 命令资料。
响应代码
响应码含义
响应代码
响应码含义
0x00
执行成功
0x02
错误的命令
0x03
设置参数太大
0x04
设置参数太少
0x05
接收的数据太少
0x06
专用命令错
0x07
处于写爱护模式
0x08
1、更新失败 2、设置为接近值 3、延时响应
0x09
1、低限范畴值太大 2、不正确的电流模式
0x0a
1、低限范畴值太小 2、无效的就地锁定
0x0b
1、上限范畴值太大 2、多从机模式 3、无效设
备变量代码 4、调整超范畴 5、不能就地锁定
0x0c
1、上限范畴值太小 2、无效单位代码 3、无效
的模式选择 4、无效的插槽号
0x0d
1、上、下限范畴值超标 2、运算错误 3、无效
的命令号
0x0e
1、量程太小 2、设置的下限值引起上限值改变
而超出传感器极限
0x0f
无效的模拟通道号
0x10
访问受限
0x11
无效的设备变量索引
0x12
无效的单位代码
0x13
设备变量的应用不合理
0x14
无效的扩展命令号
0x1c
不支持的单位代码
0x20
忙
0x21
延迟响应开始
0x22
延迟响应进行中
0x40
命令不能执行
8、 通讯出错时响应代码(bit7=1)含义如下:
响应代码
通讯出错含义
0xc0
接收字节字节奇校验出错
0xa0
接收缓冲区数据覆盖错
0x90
没有接收到停止位出错
0x88
校验字节出错
0x82
接收缓冲区溢出
9、 设备状态码:含义如下
响应代码
设备状态含义
0x80
设备故障
0x40
配置参数改变
0x20
设备冷启动
0x08
环路电流固定模式
0x04
环路电流饱和
0x02
设备变量(没有映射到主变量)超限
0x01
主变量超出极限
10、 数据类型:HART 通讯协议支持以下类型的数据:字符串 Str、日期 Date、单或双
精度浮点数 Float、无符号整型数 Unsigned、有符号整型数 Signed、联合体 Enum 或位
Bit。数据传输顺序:MSB 至 LSB。
1)字符串:字符串支持标准的拉丁字母 Latin 和封装格式 Packed 的 ASCII 码,拉丁字符每
个字母占 1 个字节;封装格式的 ASCII 码每字母占 1 个字节的 6 位,因此,每 4 个字母封
装在 3 个字节中,在使用过程中需要打包和解包操作。
2)浮点数:满足IEEE754标准要求,单精度浮点数用4个字节表示,双精度浮点数用8个字
节表示。
23—bit
小数
8—bit
指数
1—bit
符号位
单精度浮点数格式
不可识别的浮点数用 0x7f、0xa0、0x00、0x00 表示。
11、 设备变量状态(Device Variable Status):所有需要周期处理的数据(如设备变量
和动态变量)都包含一个设备变量状态字节,其内容定义如下:默认 0xc0
设备变量状态字节含义
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