1.简介

HART（Highway Addressable Remote Transducer可寻址远程传感器高速通道）协议，主要用于工业自动化领域的通信协议，专为发送和接收数字信息而设计，同时也支持模拟信号（如4-20 mA信号）的传输。这种设计使得HART设备能够同时传输模拟信号和数字数据，从而提供了更加灵活和强大的通信能力。

标准的HART传输是叠加在4-20mA信号上的FSK(移动键控)信号，替代方案是C8PSK(同调8路相移键控)信号，代替方案提高了HART的数字传输速率。此外还有一些基于RS-485、IP、TDMA的HART通讯方式，在此不再赘述。

本文仅讨论HART FSK。

2.报文格式

2.1 HART字节

因为HART协议有自己独特的物理层通讯方式，所以其在数据链路层上的传输采用一个被称为HART字节组的传输方式，每次传输会发送一个11位的HART字节，多个HART字节中的数据部分组合成一个有效的HART数据帧。（这个过程可以不准备的类比成一长串数据通过多个TCP/IP数据包发送的过程）

HART字节的格式如下：

2.2HART报文格式

结构如下：

2.2.1 前导码

前导码出现在每条消息的开头。前导码由一系列相同的字节组成，通常是连续的"FF"字节（在二进制中为11111111）。前导码的主要作用包括几个方面：

• 同步：前导码为接收设备提供了同步信号，帮助接收设备确定数据帧的开始位置。通过识别这一系列重复的模式，接收端的解码器可以与发送端的数据流同步，从而正确地解读后续传来的信息（比如起始位、地址、命令、数据等）。

• 清除线路：连续的前导码有助于清除通信线路上的任何噪声或干扰，确保数据传输的清晰度和准确性。这种"清道"的作用对于在现场环境中运行的工业设备尤其重要，因为这些环境往往充满电磁干扰。

• 接收器准备：前导码还给接收设备足够的时间来准备接收即将到来的数据。在HART通信中，接收设备（如处理器或控制器）需要调整其接收机制以准确解码即将到来的信息。前导码的存在为这种调整提供了缓冲时间。

2.2.2 起始字节

结构：

2.2.3 地址

地址部分，1字节为短帧，5字节为长帧。

短帧：

长帧：

2.2.4 扩展

扩展部分主要为未来预留，它主要规划了以下方面的作用：

• 设备识别和分类：扩展字段允许对连接到系统的设备进行更详细的识别和分类。通过这些字段，系统可以识别设备的类型、制造商和其他相关信息。这对于系统配置和故障排除非常有用。
• 增强的设备信息：一些扩展字段用于存储有关设备性能、功能和配置选项的额外信息。这使得操作者可以更准确地控制设备，同时优化系统的整体性能。
• 改进的诊断能力：扩展字段可以包含有关设备状态和健康的详细信息，使得对设备进行远程监控和诊断成为可能。这有助于提前发现问题，减少系统停机时间。
• 更高的数据传输效率：通过利用扩展字段传输数据，HART协议能够在保持向后兼容的同时，提供更高的数据传输效率和更大的数据容量。
• 支持新技术和功能：随着过程控制技术的发展，新的监测和控制需求不断出现。扩展字段为支持这些新技术和功能提供了可能，确保了HART协议的长期适用性和灵活性。

2.2.5 命令

命令分为三种类别：通用、常用实践（也译作常见做法）、设备特定（专用命令），通用命令即所有采用HART协议的设备都要遵循的，常用实践为常见设备都要遵循的，特备特定为针对某些厂家或型号的设备才有的命令。

机翻自HART通信基金会官网

2.2.6 状态

状态分1个字节的响应码和1个字节的设备状态码。

2.2.6.1 响应码

正常通讯时，最高bit为0，响应码为：

通讯故障时，最高位bit为1，响应码为：

具体含义受不同命令影响，想见基金会资料。

2.2.6.2 设备状态码

2.2.7 数据

数据部分格式取决于命令的不同，均由不同的命令定义。