HART协议在智能电磁流量计中的应用
我HART协议的技术细节
这 HART协议 它基于 ISO OSI 开放系统互连参考模型，主要利用 OSI 模型的第一层、第二层和第七层——即物理层、数据链路层和应用层。
1.物理层
HART协议采用美国电话电报公司（ATTC）的贝尔202频移键控（FSK）标准，在4-20mA模拟信号上叠加±0.5mA正弦波，以1200bps的波特率进行数字通信。由于叠加的正弦波平均值为0，且相位连续频移键控技术要求在1200Hz波特率下，比特1和0的边界处相位角连续，因此数字通信信号不会干扰4-20mA模拟信号。
2.数据链路层
数据链路层定义了HART帧的格式，包括建立和维护数据链路通信的功能。HART协议通过冗余纠错码、错误检测机制和自动重传请求（ARQ）协议确保无差错数据传输。
协议相关的数据传输以帧格式实现。帧封装了用户控制和寻址信息以及用户数据，帧识别仅在帧内字节计数完成且错误检查成功后，或物理层终止信号传输时（例如，载波检测失败时）才会发生。HART 帧的具体格式如下图所示：
前导码：前导信号。
分隔符：分隔符，一个独特的或易于识别的字符。
ADDR：包含源地址和目标地址的地址字节，最高有效位指示与帧关联的主机设备的地址。
COM：命令字节，指示现场仪器要执行的功能。BYTE CORNT：数据总长度，表示从 BYTE CORNT 之后的字节到最后一个字节的字节数（不包括奇偶校验字节）。
数据：数据字节。
CHK：校验和，垂直奇偶校验。
3.应用层规范
该文档规定了 HART 消息包中的三类命令：第一类是适用于所有 HART 兼容产品的通用命令，提供兼容设备的功能描述；第二类包括适用于大多数 HART 兼容产品的通用操作命令；第三类包括专为特定 HART 兼容产品设计的设备特定命令。
二、HART通信协议的软件实现
1.智能电磁流量计串口中断程序
在串口中断服务程序中，系统首先保护当前执行环境，然后判断触发的是接收中断还是发送中断。如果是接收中断，则执行相应的接收服务子程序；如果是发送中断，则执行相应的发送服务子程序。中断处理完成后，恢复之前保存的执行环境，程序返回系统主程序。
HART 通信协议采用水平和垂直奇偶校验机制来确保数据完整性。当接收过程中检测到数据错误时，系统会等待主设备完成命令帧的发送，然后再通知主设备接收异常。主设备随后会重新发送命令帧，以维持通信的稳定性和可靠性。HART 串口中断子程序的流程图如下图所示。
2.HART命令子程序分解
在处理命令帧之前，必须先通过验证其前导码的有效性来对其进行分段。每接收到一个前导码，计数器就会加 1。
当收到另一个分隔符时，如果它是有效的分隔符并且前导计数计数器超过 1，则此分隔符标记 HART 帧的起始位置。
HART帧类型由分隔符确定。如果是响应帧或组模式帧，则接收业务终止，等待运营商终止。对于请求帧，会识别帧格式，并配置地址计数值，以区分长帧格式和短帧格式。短帧地址占用1字节，长帧地址占用5字节。
接收命令编号和数据字节长度字节。如果数据字节长度字节中出现奇偶校验错误，则终止接收服务并等待载波结束；否则，设置数据字节长度计数器，每接收到一个数据字节，计数器减 1。
首先，计算水平校验和。如果接收到的请求地址匹配，则对 HART 帧的校验和执行异或运算，并将其与接收到的校验和进行比较。匹配表示通信无误，而不匹配则将校验和错误标志设置为 1，终止接收服务，并启动 HART 命令执行子程序。命令帧分割流程如下图所示。
三、实验验证与总结
通过对智能电磁流量计的实验分析，我们得出结论：这些设备不仅集成度高，而且功能强大、操作简便、性能稳定。它们具备自诊断、自校准功能以及HART数据通信协议。除了测量双向流量外，它们还能精确检测脉动流模式。凭借卓越的抗电磁干扰能力和耐温性，这些流量计在现场测量和显示应用中表现出色。其宽广的测量范围和高精度使其成为实际应用的理想选择。