HART通信协议

VER 一．概述

HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议采用基于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，不影响传送给控制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协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA 传送，在需要的情况下，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，这是所有设备都理解、执行的命令；第二类称为普通应用命令，所提供的功能可以在许多现场设备（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特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以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）：连接在过程控制现场中，具有测量、计算多种变量功能，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一，并且永不重复。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、 请求帧（STX ）：由主机（如手抄器）向从机（现场设备）发出请求数据命令；

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般为5—20个，该数量可以通过命令来改变；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：

：突发模式

：主机向从机请求数据（STX）

：从机向主机回复数据（ACK）

：异步（FSK）

：同步（ACK）

00

：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、普通应用命令、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

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况代码，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表示命令执行情况的响应。

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。

8、通讯出错时响应代码（bit7=1）含义如下：

9、设备状态码：含义如下

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

v1.0 可编辑可修改

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