HART協定在智慧電磁流量計的應用
我HART協議的技術細節
這 HART協議 它基於 ISO OSI 開放系統互連參考模型，主要利用 OSI 模型的第一層、第二層和第七層——即物理層、資料鏈路層和應用層。
1.物理層
HART協定採用美國電話電報公司（ATTC）的貝爾202頻移鍵控（FSK）標準，在4-20mA類比訊號上疊加±0.5mA正弦波，以1200bps的波特率進行數位通訊。由於疊加的正弦波平均值為0，且相位連續頻移鍵控技術要求在1200Hz波特率下，位元1和0的邊界處相位角連續，因此數位通訊訊號不會幹擾4-20mA類比訊號。
2.資料鏈路層
資料鏈路層定義了HART幀的格式，包括建立和維護資料鏈路通訊的功能。 HART協定透過冗餘糾錯碼、錯誤偵測機制和自動重傳請求（ARQ）協定確保無錯誤資料傳輸。
協定相關的資料傳輸以幀格式實現。幀封裝了用戶控制和尋址資訊以及用戶數據，幀識別僅在幀內字節計數完成且錯誤檢查成功後，或物理層終止信號傳輸時（例如，載波檢測失敗時）才會發生。 HART 幀的具體格式如下圖所示：
前導碼：前導訊號。
分隔符：分隔符，一個獨特的或易於識別的字元。
ADDR：包含來源位址和目標位址的位址位元組，最高有效位元指示與訊框關聯的主機裝置的位址。
COM：命令字節，指示現場儀器要執行的功能。 BYTE CORNT：資料總長度，表示從 BYTE CORNT 之後的位元組到最後一個位元組的位元組數（不包括奇偶校驗位元組）。
數據：數據位元組。
CHK：校驗和，垂直奇偶校驗。
3.應用層規範
該文件規定了 HART 訊息包中的三類命令：第一類是適用於所有 HART 相容產品的通用命令，提供相容設備的功能描述；第二類包括適用於大多數 HART 相容產品的通用操作命令；第三類包括專為特定 HART 相容產品設計的設備特定命令。
二、HART通訊協定的軟體實現
1.智慧電磁流量計串列埠中斷程序
在串列埠中斷服務程序中，系統會先保護目前執行環境，然後判斷觸發的是接收中斷還是發送中斷。如果是接收中斷，則執行相應的接收服務子程序；如果是發送中斷，則執行相應的發送服務子程序。中斷處理完成後，恢復先前儲存的執行環境，程式返回系統主程式。
HART 通訊協定採用水平和垂直奇偶校驗機制來確保資料完整性。當接收過程中偵測到資料錯誤時，系統會等待主設備完成命令訊框的傳送，然後再通知主設備接收異常。主設備隨後會重新發送命令幀，以維持通訊的穩定性和可靠性。 HART 串聯中斷子程序的流程圖如下圖所示。
2.HART命令子程序分解
在處理命令幀之前，必須先透過驗證其前導碼的有效性來對其進行分段。每接收到一個前導碼，計數器就會加 1。
當收到另一個分隔符號時，如果它是有效的分隔符號且前導計數計數器超過 1，則此分隔符號標記 HART 幀的起始位置。
HART幀類型由分隔符號決定。如果是回應幀或群組模式幀，則接收業務終止，等待運營商終止。對於請求幀，會識別幀格式，並配置位址計數值，以區分長幀格式和短幀格式。短幀位址佔用1位元組，長幀位址佔用5位元組。
接收命令編號和資料位元組長度位元組。如果資料位元組長度位元組中出現奇偶校驗錯誤，則終止接收服務並等待載波結束；否則，設定資料位元組長度計數器，每接收到一個資料位元組，計數器會減 1。
首先，計算水平校驗和。如果接收到的請求位址匹配，則對 HART 訊框的校驗和執行異或運算，並將其與接收到的校驗和進行比較。配對表示通訊無誤，而不符合則將校驗和錯誤標誌設為 1，終止接收服務，並啟動 HART 指令執行子程式。命令幀分割流程如下圖所示。
三、實驗驗證與總結
透過對智慧電磁流量計的實驗分析，我們得出結論：這些設備不僅整合度高，而且功能強大、操作簡單、性能穩定。它們具備自我診斷、自校準功能以及HART數據通訊協定。除了測量雙向流量外，它們還能精確偵測脈動流模式。憑藉卓越的抗電磁幹擾能力和耐溫性，這些流量計在現場測量和顯示應用中表現出色。其寬廣的測量範圍和高精度使其成為實際應用的理想選擇。