HART通信协议V7(C9,C33,C132)

1HART通信协议VER1.6一．概述HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1200bps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。在应用层，HART规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、执行的命令；第二类称为普通应用命令，所提供的功能可以在许多现场设备（尽管不是全部）中实现；第三类称为设备专用命令，以便于工作在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。二．含义1、主机（Master）：分为第一主机和第二主机，它能连接在HART网络上，发出命令与从机通讯；2、从机（FieldDevice）：连接在过程控制现场中，具有测量、计算多种变量功能，并能与主机进行HART通讯的设备；3、长帧（LongFrame）：地址Address由5字节组成的HART数据帧，所有的HART命令都支持长帧数据帧。长帧地址各字节含义如下图所示：2制造商ID号（ManufacturerID）由HART基金会分配；在生产中，同类型设备序列号唯一，并且永不重复。广播地址使用长帧结构，低38BIT全为0。厂商指定的设备类型（DeciveType）与制造商ID满足下表要求；设备类型代码指定原则4、短帧（ShortFrame）：地址Address由1字节组成的HART数据帧，短帧只有通用命令Command0能够使用，短帧字节含义如下：所有的HART从机都支持长、短帧。低6位短帧地址：轮询从机地址主机地址0：第二主机1：第一主机1：从机在突发模式0：正常模式短帧Address字节含义5、请求帧（STX）：由主机（如手抄器）向从机（现场设备）发出请求数据命令；6、应答帧（ACK）：从机回复给主机的数据；37、前导符（Preamble）：发起命令（数据）传输的设备在传输数据帧前发送的0xFF字符，发送该字符的数量一般为5—20个，该数量可以通过命令来改变；前导符的使用是为了使数据接收端在硬件电路上产生CD载波检测信号，以实现数据通讯的同步。8、定界符（Delimiter）：表示数据帧传输的开始，指明数据的传输方向、物理层类型，同时它也指定了数据帧的帧类型（长、短帧），其含义内容如下：帧类型（传输方向）001：突发模式010：主机向从机请求数据（STX）110：从机向主机回复数据（ACK）物理层类型00：异步（FSK）01：同步（ACK）扩展字节数为00地址类型0：短帧1字节（轮询）1：长帧5字节（唯一地址）定界符Delimiter字节含义9、地址（Address）：由定界符Delimiter指定为短帧（1字节）或长帧（5字节）两种类型，长、短帧释义如前述；10、扩展字节（ExpansionBytes）：本公司目前的HART协议版本保留，为0；11、命令（Command）：功能码，指明一个数据帧的具体实现功能，命令有通用命令、普通应用命令、设备专用命令三大类；12、数据字节数（BytesCount）：指实际的数据Data的数量；13、数据（Data）：设置或读取指定从机的参数数据（通信的最终结果）；14、校验字节（CheckByte）：从定界符（Delimiter）到数据（Data）的所有字节的‘异或’值，即纵向校验。三．HART通讯规范1、通信帧格式：由前导符和数据帧构成，各数据域释义如上+Preamble固定为（0xFF）数据帧5-20字节DelimiterAddressExpansionbytesCommandBytesCountDataCheckByte前导符定界符1字节地址短帧1字节长帧5字节扩展字节0—3字节命令1字节数据个数1字节数据n字节校验字节1字节4通信帧格式2、通讯速率：1200Bps；3、通讯信号：Bell202标准的FSK频移键控信号，‘1200Hz’代表数字1，‘2200Hz’代表数字0；4、数据格式（11位）：1位起始位、8位数据位、1位停止位、1位校验位，字节奇（Odd）校验；5、应答数据帧的数据个数（BytesCount）至少为2字节，这两个字节分别为响应码（ResponseCode）和设备状态码（FieldDeviceStatus）；6、响应码格式：从机回复给主机的命令执行情况代码，当通讯出错时，响应吗最高位bit7=1，这时设备状态码无实际意义；当bit7=0时，表示通讯正常，余下6bits表示命令执行情况的响应。7、通讯正常时响应码（bit7=0，低6bits）：*具体含义因不同命令而定，可查看相关的HART命令资料。响应代码响应码含义响应代码响应码含义0x00执行成功0x02错误的命令0x03设置参数太大0x04设置参数太少0x05接收的数据太少0x06专用命令错0x07处于写保护模式0x081、更新失败2、设置为接近值3、延时响应0x091、低限范围值太大2、不正确的电流模式0x0a1、低限范围值太小2、无效的就地锁定0x0b1、上限范围值太大2、多从机模式3、无效设备变量代码4、调整超范围5、不能就地锁定0x0c1、上限范围值太小2、无效单位代码3、无效的模式选择4、无效的插槽号0x0d1、上、下限范围值超标2、计算错误3、无效的命令号0x0e1、量程太小2、设置的下限值引起上限值改变而超出传感器极限0x0f无效的模拟通道号0x10访问受限0x11无效的设备变量索引0x12无效的单位代码0x13设备变量的应用不合理0x14无效的扩展命令号0x1c不支持的单位代码0x20忙0x21延迟响应开始0x22延迟响应进行中0x40命令不能执行8、通讯出错时响应代码（bit7=1）含义如下：响应代码通讯出错含义0xc0接收字节字节奇校验出错0xa0接收缓冲区数据覆盖错0x90没有接收到停止位出错0x88校验字节出错0x82接收缓冲区溢出59、设备状态码：含义如下响应代码设备状态含义0x80设备故障0x40配置参数改变0x20设备冷启动0x08环路电流固定模式0x04环路电流饱和0x02设备变量（没有映射到主变量）超限0x01主变量超出极限10、数据类型：HART通讯协议支持以下类型的数据：字符串Str、日期Date、单或双精度浮点数Float、无符号整型数Unsigned、有符号整型数Signed、联合体Enum或位Bit。数据传输顺序：MSB至LSB。1）字符串：字符串支持标准的拉丁字母Latin和封装格式Packed的ASCII码，拉丁字符每个字母占1个字节；封装格式的ASCII码每字母占1个字节的6位，因此，每4个字母封装在3个字节中，在使用过程中需要打包和解包操作。2）浮点数：满足IEEE754标准要求，单精度浮点数用4个字节表示，双精度浮点数用8个字节表示。23—bit小数8—bit指数1—bit符号位单精度浮点数格式不可识别的浮点数用0x7f、0xa0、0x00、0x00表示。11、设备变量状态（DeviceVariableStatus）：所有需要周期处理的数据（如设备变量和动态变量）都包含一个设备变量状态字节，其内容定义如下：默认0xc0设备变量状态字节含义6四．HART应用命令命令有通用命令、普通应用命令、设备专用命令三大类，通用命令是所有的HART现场设备都必须响应的命令；普通应用命令只被设备部分应用；设备专用命令是生产商根据需要制定的命令。（一）通用命令1.Command0：读唯一标识1）短帧请求帧STX：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte0x020x00|00xxxxxxNULL00NULLXOR响应帧ACK：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte正常响应0x060x00|00xxxxxxNULL019状态+数据XOR异常响应0x060x00|00xxxxxxNULL02状态XOR注：状态=通讯状态+设备状态，其含义如前述，以下不再赘述。2）长帧请求帧STX：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte0x820x00|38bitsIDNULL00NULLXOR响应帧ACK：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte正常响应0x860x00|38bitsIDNULL021状态+数据XOR异常响应0x860x00|38bitsIDNULL02状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Unsigned—8254统一固定值N1-2Enum未定产品设备类型ID，由厂商定义，HCF登记N3Unsigned—85主设备到从设备的最少同步前导码数量N74Unsigned—80x07通用命令版本号，版本7N5Unsigned—80x01设备版本水平N6Unsigned—80x01设备软件版本（254和255保留）N7Unsigned—5Enum0x01高5位表示硬件版本号（31保留）低3位表示物理信号为Bell202电流信号N8Bits0x08保留N9-11Unsigned—24设备ID，同种类型设备的序列号N12Unsigned—85从设备到主设备的最少同步前导码数量N13Unsigned—80x01最大设备变量数，主设备希望能读取的设备变量的个数。N14-15Unsigned—16配置改变记数器N16Bits00x010x02扩展设备状态。0设备正常0x01设备没有故障但需要维护0x02设备变量报警状态N17-18Enum未定制造商ID，由HCF分配N2.Command1：读主变量请求帧STX：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte0x820x00|38bitsIDNULL10x00NULLXOR响应帧ACK：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte正常响应0x860x00|38bitsIDNULL17状态+数据XOR异常响应0x860x00|38bitsIDNULL12状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Enum对应的变量单位，见附表1《单位代码》N1-4Float单精度浮点数表示主变量的值N3.Command2：读环路电流和量程百分比请求帧STX：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte0x820x00|38bitsIDNULL20NULLXOR8响应帧ACK：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte正常响应0x860x00|38bitsIDNULL210状态+数据XOR异常响应0x860x00|38bitsIDNULL22状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-3Float单精度浮点数表示环路电流值mAN4-7Float单精度浮点数表示主变量占量程的百分比N4.Command3：读动态变量和环路电流注：本公司压力变送器只有1个动态变量，即主变量请求帧STX：DelimiterAddressExpansionBytesCommandBytesCountDataCheckByte0x820x00|38bitsIDNULL30NULLXOR响应帧ACK：De