HART通訊協定

HART
管理機構	FieldComm Group
通訊協定資料
網路種類	設備（程序自動化）
物理介質	4–20 mA類比儀表配線，或是2.4 GHz無線通訊
網路拓撲	點對點、多站架構（multidrop）、無線網格
最大設備數	多站時可到15個
最高通訊速度	依使用的物理介質而定
設備定址方式	硬體/軟體

HART通訊協定（HART Communication Protocol）是一種混合類比數位的自動化開放型協定。HART的全名是Highway Addressable Remote Transducer（高速可尋址遠程傳感器），最大的特色及優點是可以在傳統的4–20 mA類比儀表電流環上通訊，可以在純類比的主站系統中共用線路。HART常用在程序及儀表系統中，有小型的自動化設備，也有高度複雜的工業應用。

依照Emerson的資料，由於世界上有大量的系統裝設了4–20 mA的線路，HART通訊協定是現今最受歡迎的幾種通訊協定之一。若使用者想使用傳統的4–20 mA，但希望有較智慧的通訊協定，HART通訊協定是很好的傳換用通訊協定。

此通訊協定是由Rosemount Inc.所發展，一開始是Bell 202的早通訊標準，在1980年代中期發展，要做為其智慧現場儀器的數位通訊協定。之後就演進為HART，而且成為開源標準。此後有許多不同版本的規格，通訊協定的能力也日漸強化。

HART通訊協定使用頻率偏移調變（FSK）的調變方式，在電流信號上面加上+/- 0.5 mA的信號，1用1200 Hz的頻率表示，0用2200 Hz的頻率表示。

模式

感測及控制用電流環的例子，HART通訊協定可以在4–20 mA電流環線路上運作

HART通訊協定的主要運作模式有二種：點對點（類比/數位）模式，以及多站（multidrop）模式

點對點

在點對點模式中，數位信號是加在4–20 mA的迴路電流上。不論對控制器、量測儀器以及終端控制元件而言，4–20 mA的電流類比信號以及數位信號都是可用的信號。

設備的輪詢位址會設為0。每一個設備纜線信號對上面只能有一個儀器。有一個訊號（多半是使用者指定）會是4–20 mA信號。另一個信號是在4–20 mA上的數位信號。例如壓力可以用4–20 mA來傳輸，表示某一範圍的壓力，而溫度可用同一組線上的數位信號來傳輸。在點對點模式中，HART通訊協定的數位部份可以視為是數位電流環介面。

多站

在多站（multi-drop）模式下，電流環固定為4 mA，允許同一組電流環上有多個設備。

HART第三版至第五版允許的輪詢位址是1至15，HART第六版的位圵是1到63，HART第七版的位圵是0至63。每一個設備需要有獨立不重複的位址。

封包結構

請求的HART封包有以下的結構：

名稱	位元組個數	說明
位址	1–5	標示從站、主站以及Burst Mode
擴充	0–3	擴充欄位的長度0–3位元組，長度由Delimiter（啟始定界符）決定
指令	1	要執行指令的編號
資料位元組數	1	表示資料欄位的長度
資料	0–255	和指令有關的資料。若是BACK及ACK，至少要有二個位元組的資料。-
校驗和	1	啟始位元組開始到最後一個位元組，XOR而得的總和

前置符號

目前所有較新的設備都會有五個前置符號（Preamble），若是更長，會降低通訊的速度，不過主站需要相容較早期，數量更多的前置符號。主站連接新的設備時，一開始要用最長（29個）的前置符號，若設備己決定使用的前置符號個數，就切換為設備指定的符號。

前置符號是"ff" "ff" "ff" "ff" "ff"（五個ff）。

啟始定界符

此位元組會包括主站編號，以及啟始使用的封包。

位址

在其中一種HART架構中是用來標示信號的目的位址。最早的位址架構只能用四個位元標示目的位址，因此包括主站在內，只能有十六個設備。

新的架構用38個位元來標示目的位址，可以用Command 0或Command 11詢問設備的位址。

指令

是一個位元組的數值，表示要執行的指令編號。 Command 0或Command 11可以用來詢問設備的位址。

資料位元組數

標示資料的長度。

狀態

主站沒有狀態欄位，從站有二個位元組的狀態欄位。 從站可以用狀態欄位告知主站，從站的工作是否已完成，以及其健康狀態。

資料

資料所在的欄位依執行的指令而不同。

校驗和

校驗和是由從啟始位元組開始，到資料欄位最後一個位元組，所有資料XOR而得。

外部連結

• FieldComm Group（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• .NET Open Source project （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）