HART協議通信接口設計

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通信接口硬件設計

CPU的選擇方面，采用ADI公司專為要求低功耗工作的電池供電應用而推出的超低功耗精美模擬微控制器ADuCM361。工作電壓為1.8V～3.6V，最低耗電電流4μA。內部集成了8通道24位ADC、可編程增益儀表放大器、精美帶隙基準電壓源、可編程電流源、靈便的多路復用

器以及其他好多特點，省去了傳統(tǒng)單片機系統(tǒng)外面信號放大、AD變換等常用電路，提高了系統(tǒng)集成度降低了功耗。ADuCM361內核為32位低功耗AＲMCortex－M3辦理器。內部集成128k字節(jié)非易失性flash/EE儲藏器、8k字節(jié)SＲAM，以及一個支擁有線(2xSPI、UAＲT、)通信外設的11通道DMA控制器。HAＲT變送器所有數字功能均由該辦理器供應，靈便的時鐘源可使器件的功耗達到最低，5種低功耗工作模式可以經過程序控制任意配置，并且一此中斷事件可將系統(tǒng)從各種工作模式

中迅速喚醒。由ADuCM361、AD5421和AD5700構成的HAＲT物理層詳盡電路圖如圖2所示。AD5700與ADuCM361的UAＲT通用串行接口信號包括來自UAＲT的HAＲT調制輸入TXD、HAＲT解調輸出ＲXD、央求發(fā)送ＲTS————和載波檢測CD;Loop+、Loop－分別接4mA－20mA電流環(huán)的正負;HAＲT輸出引腳HAＲT_OUT經過容性分壓器

0.068μF/0.22μF調整至所需幅度，并耦合至AD5421的CIN引腳，爾后與DAC輸出，一同驅動和調制輸出電流;被耦合到LOOP+端的HAＲT信號經過一個簡單的有源ＲC濾波器輸入到AD5700的ADC_IP引

腳;DVDD為AD5421對外面供應的3.3V供電電壓;AD5700經過一個ＲC

濾波器(470Ω/1μF)供電，防范AD5700的電流噪聲與4mA－20mA環(huán)路輸出進行耦合;HAＲT調制解調器的時鐘由與XTAL1和XTAL2引腳直接相連的3.6864MHz外面晶振產生。

2HAＲT協議通信軟件設計

HAＲT通信接口的軟件設計包括AD5421的控制程序和HAＲT協議通信程序。AD5421的控制程序主若是對環(huán)路電流4mA－20mA輸出的控制和

系統(tǒng)供電電壓+3.3V輸出的控制，較為簡單。HAＲT協議通信程序即為HAＲT協議數據鏈路層和應用層的軟件實現。HAＲT協議通信依照主從

方式半雙工通信，變送器作為從設備，除了處于突發(fā)模式外，只有在接收到主設備(上位機或手操器)發(fā)來的命令后才會作出應答。為了能

及時接收到主設備發(fā)送的命令而又不影響主程序的正常運行，HAＲT協議通信程序主要由串口接收發(fā)送中斷實現。變送器在上電或看門狗復

位后，第一主程序對HAＲT協議通信部分進行初始化配置，包括設定ADuCM361內部UAＲT模塊工作方式、串行通信波特率、數據幀格式、

清通信緩沖區(qū)、中斷等，此后將其設置為等待狀態(tài)，等待狀態(tài)下，一

旦上位機有命令發(fā)來，AD5700的載波檢測口CD變?yōu)楦唠娖?，觸發(fā)中斷，啟動接收并關閉載波檢測中斷，程序進入接收部分。命令幀數據接收

達成，經ADuCM361做出相應辦理后，把要發(fā)回的應答幀內容放入通信緩沖區(qū)中，觸發(fā)中斷，進入發(fā)送程序，發(fā)回應答幀，由此達成一次命

令的交換，爾后再次進入等待狀態(tài)，等待下一條主機命令。HAＲT協議通信接口經過圖3所示的中斷調用子程序的方法，達成現場儀表和主

機之間的通信，可以使主機達成對現場儀表的工作參數設置、測量結果讀取、儀表狀態(tài)檢測等工作。

應用收效

圖4所示為HAＲT變送器連線圖，采樣電阻ＲL(取值300Ω)串接于

4mA－20mA回路中，將電流信號和HAＲT信號變換為電壓信號，經過ＲS232HAＲT變換器與上位機通信。上位機軟件采用第三方HAＲT通信軟件，測試結果表示可進行點對點HAＲT通信，并能實現所支持的各條HAＲT命令，在4mA－20mAHAＲT總線上再接入一塊第三方的HAＲT渦輪流量計，也能正確進行多點HAＲT通信，完好達到了HAＲT協議技術要求。

結束語

由AD5700和AD5421成立的HAＲT通信接口擁有通用性，完好吻合HA

T協議，軟硬件略加更正即可用于其他壓力、溫度、流量等變送器，可