HART協議簡介及在智能電磁流量計中的應用

3.2 HT2012 與外部接口



　　HART數字信號規范是峰值為1mA、平均值為0mA正弦交流電流信號,此信號經線路阻抗轉化為正弦交流電壓信號，而HT2012 輸入和輸出信號是0～5V 的方波信號，因此在HT2012 和外部的HART 信號之間還需要有濾波電路和整形電路。



　　如圖3所示，由TLC27 組成的濾波器是帶通濾波器，用來減少接收信號的噪聲干擾。濾波器還用來消除波形中的尖峰，從而使接收到的信號變得平緩。TLC37 組成的數字方波產生回路把經過TLC27 濾波后的正弦波轉變成相應的方波，以便于HT2012 接收。

　　如圖4所示，緩沖器74HC126 的作用是使方波的上升沿和下降沿趨于平緩,使信號滿足HART 物理層規范所要求的信號波形上升沿和下沿的時要求，因為較平緩的上升沿和下降沿時間可以降低與其它網絡間的串擾。



　　HT2012需要外部提供460.8kHz的時鐘信號，且要求時鐘頻率的誤差是±0.1%，若直接入一個460.8kHz的晶振不僅會引起系統功耗的增加，而且該晶振屬于非標準晶振，需專門定制。為了解決這一問題，在系統中采用一片1.8432MHz的晶振以產生時鐘信號，再經分頻器CD4013進行4分頗，可輸出1.8432MHz /4=460.8kHz的分頻信號供HT2012使用。



　　AD421其內部的電壓調節器與外部的場效應管DN25D對輸入到AD421的電壓進行調整，可提供+3.3V電壓作為其他設備的電源。HART發出的FSK信號，經過一個電容耦合送到AD421中，轉換成相應的±0.5mA正弦電流信號，實現電壓信號到電流信號的轉換，同時，疊加在4～20mA的電流上送給接收設備，實現了HART協議的信息的交換。本電路耦合電容取為0. 0033μF。

4 HART通訊協議的軟件實現



4.1 智能電磁流量計串口中斷程序[5]



　　在串行口中斷服務程序中，首先保護現場，然后判斷是接收中斷還是發送中斷，若為接收中斷則執行接收服務子程序，否則執行發送服務子程序。中斷處理結束后，恢復現場并返回系統主程序。HART通信采用水平和垂直校驗的方法。當檢測到接收數據有差錯時，則等到主設備命令幀發完后，通知主設備數據接收有誤。主設備則重新發命令幀，從而保證通信的準確可靠。HART串口中斷子程序流程圖如圖5所示。