HART协议突发模式：通信特性及性能优化
为了实现从现场设备到主控单元的数据和诊断信息的定期传输，数据链路层 HART协议 定义了一种运行模式。在此模式下，现场设备可以通过通信链路周期性地广播数据。当现场设备无需主控单元持续轮询即可同步循环广播数据和诊断信息时，它以突发模式运行。
在有线 4-20mA HART 通信链路中，无论现场设备数量多少，任何时候都只能有一个设备以突发模式运行。无线 HART 设备全部以突发模式运行，但在时分多址 (TDMA) 通信层的同一时隙和信道内，只能有一个设备同时进行传输。
突发模式设备的英文名称为“突发模式设备”。这是一种数字响应设备，可周期性地提供过程数据和诊断信息。它作为独立的广播设备运行，其工作模式由主站设备配置。
1、突发运行模式的配置内容
突发模式支持使用“突发”消息周期性地发布过程数据。在此模式下，现场设备无需主站执行任何额外操作即可持续传输过程数据和状态信息。主站可通过以下命令为现场设备配置此模式。
- 命令 103：写入突发周期；
- 命令 104：写入突发触发模式；
- 命令 105：读取突发模式配置；
- 命令 107：写入突发设备变量；
- 命令 108：写入突发模式命令 ID；
- 命令 109：突发模式控制此外，还有两条命令专门用于 I/O 系统和 WirelessHART 适配器：
- 命令 101：读取子设备中的突发消息；
- 命令 102：将子设备映射到突发消息。
此外，实现突发模式的设备必须配置至少三条突发消息。每条突发消息必须支持不同的配置。每条突发消息可以代表不同的命令、触发条件、更新周期、设备变量集等。
2、突发配置期
主站使用命令 103 配置设备的突发周期，设置最小和最大突发周期。最小突发周期的上限值因物理层而异，如下表所示。
物理层允许的最小更新速率（秒）
最大突发循环持续时间不能超过 3600 秒。请从以下选项中选择不短于最小突发循环持续时间的选项。
允许的更新周期（以秒为单位）
当满足命令 104 中指定的触发条件时，设备必须以最短突发周期发送突发信息。当这些配置的触发条件不满足时，现场设备必须以最长突发周期发送突发信息。
3、突发触发模式的配置
主站使用命令 104 配置设备的突发触发模式，有五种预定义的触发模式可供选择。
- 连续触发模式：以尽可能短的突发间隔不间断地发布突发消息。
- 窗口触发模式（窗口）：当源值偏离并超过指定的窗口阈值时，将以最短突发周期发送消息。
- 上升触发模式：当源值超过指定的触发阈值时，消息将以最短的突发周期发送。
- 下降触发模式：当源值低于指定的触发阈值时，消息将以最短的突发周期发送。
- 更改触发模式（更改时）：当消息中的任何值发生变化时，以最短的突发周期发送消息。
对于 I/O 系统，当突发消息源自从设备时，如果从设备内的工程单元发生变化，则必须使用命令 103 中指定的最短突发周期来传输突发消息。
3.1 窗口触发模式（窗口）
窗口是以上次发送值为中心的对称区间。当源值偏差保持在指定的窗口内时，下一个突发消息将在最大更新周期内发送。如果偏差超过指定的窗口，则下一个突发消息将在最短突发周期内发送。下图展示了窗口模式。
3.2 上升触发模式（上升）
当源值低于指定的触发阈值时，下一条突发消息将以最大更新周期发送。一旦超过触发阈值，更新频率就会改变。只要源值高于触发阈值，突发消息就会以更新周期频率发布。如果源值低于触发阈值，更新频率将降至最大更新周期。
3.3 坠落触发模式（坠落）
当源值低于指定的触发阈值时，将触发突发消息。突发消息将以更新周期指定的速率发布；否则，更新时间将减少至最大更新周期。
3.4 更改触发模式（更改时）
当突发消息中的任何值发生变化时，就会触发突发消息，并以更新周期指定的速率发布。否则，更新时间将减少到最大更新周期。