CN108234407A - 基于hart协议的通讯卡及其处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基于HART协议的通讯卡及其处理系统和方法，主要包括：从接收的HART帧信号中解析出设备模式信息，其中，设备模式信息的类型包括：主/从模式、阵发模式，主/从模式包括：当HART帧信号为请求帧时，设定第一时限，作为从设备收到请求帧并做出响应的最大允许时间；阵发模式包括：当HART帧信号为请求帧时，设定第二时限，作为主设备发出请求后等待收到响应的最大允许时间；当HART帧信号为响应帧时，启动阵发，并设定第三时限，作为下一次阵发的启动时间；根据应用层模块的处理结果组建回复帧，并发送。本发明能够大大缩短仪表HART功能的研发周期，增强HART通讯的抗干扰性。

Description

基于HART协议的通讯卡及其处理系统和方法
技术领域
本发明涉及软件开发领域，特别是涉及基于HART协议的通讯卡及其处理系统和方法。
背景技术
HART协议是现场总线的过渡性协议，支持双向数字通讯，并与4-20mA模拟控制信号兼容，被工业界广泛使用。
随着越来越多HART相关产品的开发，对HART通讯能力要求也越来越高。因此，研究如何缩短开发周期、增强设备抗干扰性、提高通讯稳定性是目前HART产品的研发的重要方面之一。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供基于HART协议的通讯卡及其处理系统和方法，用于解决现有技术中的上述问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供HART协议处理系统，包括：串口接收数据帧模块、解析数据帧模块、应用层模块、组建回复帧模块、及串口发送回复帧模块，其中，所述串口接收数据帧模块用于接收含有设备模式信息的HART帧信号；所述解析数据帧模块用于解析并获取所述HART帧信号的设备模式信息，并获取所述HART帧信号的设备模式信息，以供在处理完所述命令后根据所述设备模式信息的类型执行相应的操作，其中，所述设备模式信息的类型包括：主/从模式、阵发模式，所述主/从模式包括：当所述HART帧信号为请求帧时，设定第一时限，作为从设备收到所述请求帧并做出响应的最大允许时间；所述阵发模式包括：当所述HART帧信号为请求帧时，设定第二时限，作为主设备发出请求后等待收到响应的最大允许时间；当所述HART帧信号为响应帧时，启动阵发，并设定第三时限，作为下一次阵发的启动时间；所述应用层模块用于处理至少一类所述HART帧信号中的命令；所述组建回复帧模块用于根据所述应用层模块的处理结果组建回复帧；所述串口发送回复帧模块用于发送所述回复帧。
于本发明一实施例中，所述HART帧信号中的命令包括多种类型，所述应用层模块包括至少一个子模块，每个子模块用于处理一类命令。
于本发明一实施例中，所述串口接收数据帧模块采用中断的方式实现信号的接收；所述串口发送回复帧模块采用中断的方式实现信号的发送。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种通讯卡，包括：如上任一所述的HART协议处理系统。
于本发明一实施例中，所述通讯卡包括依次连接的：调制解调单元、串口单元、处理单元、定时单元。
于本发明一实施例中，所述调制解调单元包括：HART调制解调芯片。
于本发明一实施例中，所述串口单元的接收管脚与所述HART调制解调芯片的数字信号发送管脚连接；所述串口单元的发送管脚与所述HART调制解调芯片的数字接收管脚连接。
于本发明一实施例中，所述主/从模式下的第一时限、所述阵发模式下的第二时限及第三时限的设定是通过所述定时单元实现的。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种HART协议处理方法，应用于如上任一所述的通讯卡，所述方法包括：检测含有设备模式信息的HART帧信号；解析并获取所述HART帧信号的设备模式信息；判断所述设备模式信息的类型；若所述设备模式信息的类型为主/从模式，进一步判断接收的HART帧信号是否为请求帧，若是，则在执行相应命令后，根据执行结果组建并发送回复帧；启动定时器，设定第一时限，作为从设备收到所述请求帧并做出响应的最大允许时间；若所述设备模式信息的类型为阵发模式，进一步判断接收的HART帧信号是否为请求帧，若是，则在执行相应命令后，根据执行结果组建并发送回复帧；启动定时器，设定第二时限，作为主设备发出请求后等待收到响应的最大允许时间；若否，则立即启动阵发，并启动定时器设定第三时限，作为下一次阵发的启动时间。
如上所述，本发明的基于HART协议的通讯卡及其处理系统和方法，当载波检测检测到总线上的HART信号后，使能串口接收中断接收HART数据，再调用HART协议解析模块解析数据帧，根据解析信息调用HART协议应用层模块完成数据处理并组建回复帧，同时启动定时器保证在最大允许时间内做出有效响应，最后使能串口发送中断发出响应帧，完成一次HART通讯。
附图说明
图1显示为本发明一实施例的基于HART协议的通讯卡组成示意图。
图2显示为本发明一实施例的的HART协议处理系统模块示意图。
元件标号说明
1 基于HART协议的通讯卡
101 调制解调单元
102 串口单元
103 处理单元
104 定时单元
2 HART协议处理系统
201 串口接收数据帧模块
202 解析数据帧模块
203a 通用命令处理模块
203b 常用命令处理模块
203c 特殊命令处理模块
204 组建回复帧模块
205 串口发送回复帧模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本发明的基于HART协议的通讯卡1组成图包括：调制解调单元101、串口单元102、处理单元103、定时单元104。
调制解调单元101可以是HART协议芯片，优选为HART调制解调芯片，负责解调接收信号，调制发送信号，即对HART信号调制解调，从而保证信号在总线上的正常传输。处理单元103可以是CPU，如STM32L152VB芯片，还可以是MCU、SOC等。
在一实施例中，串口单元102和定时单元104通过硬件实现。CPU的硬件串口102与HART协议芯片相连，负责HART信号的收发传输，具体的，硬件串口102的接收、发送管脚分别与HART协议芯片的数字信号发送、接收管脚相连。CPU的硬件定时器104控制整个HART通讯过程，包括：主/从模式通讯、阵发模式通讯，以保证对HART指令的及时响应。具体的，硬件定时器104设置的几种主要时限有：TT0、RT1、RT2，其中，TT0为从设备时限，指从设备接收到请求帧并做出响应的最大允许时间，它是系统中其他时限的基准，RT1、RT2主要与阵发模式相关，RT1、RT2的配合使用可以保证设备正常阵发的模式下，总线上的其他主站有足够的时间来控制链路。
请参阅图2，本发明的处理单元103中搭载有HART协议处理系统2，负责对串口接收的HART信号进行解析、组帧等处理，并在定时器允许的最大响应时间内利用串口发送回复帧。HART协议处理系统2主要由链路层模块和应用层模块组成，实现解帧、命令处理、组帧及数据存储等功能，具体包括：串口接收数据帧模块201、解析数据帧模块202、通用命令处理模块203a、常用命令处理模块203b、特殊命令处理模块203c、组建回复帧模块204、串口发送回复帧模块205。需要说明的是，HART通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，协议本身规定了一系列命令，并按命令方式工作，包括三类命令，在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令：第一类称为通用命令，指所有设备都理解、都执行的命令；第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在多数现场设备中实现，这类命令包括最常用的现场设备的功能库；第三类称为特殊设备命令。
串口接收数据帧模块201用于接收HART帧信号，解析数据帧模块202用于解析CPU串口接收的HART帧信号，通用命令处理模块203a、常用命令处理模块203b、特殊命令处理模块203c均属于应用层模块(其他为链路层模块)，用于接收解析数据帧模块202传递的信息，并根据指令信息完成对仪表的相应处理，然后将处理结果传递给组建回复帧模块204，组建回复帧模块204根据应用层模块处理结果组建回复帧，并将回复帧送至串口发送回复帧模块205，等待发送。
以下将详细阐述本发明的工作过程：
步骤1：当载波检测检测到总线上的HART信号后，使能串口接收数据帧模块201中断接收HART帧数据。
步骤2：利用解析数据帧模块202解析接收的HART帧数据，从而获知设备模式。若设备模式为主/从模式，则执行步骤3，若设备模式为阵发模式，则执行步骤4。
步骤3：若接收的HART帧数据为请求帧，则调用应用层模块，实现参数设置、数据采集、数据存储等功能，随后，令组建回复帧模块204根据处理结果组建回复帧并使能串口发送回复帧模块205中断发出，同时启动定时器，定时时限TT0，以保证从设备在最大允许时间内做出响应。
步骤4：若接收的HART帧数据为请求帧，调用应用层模块实现参数设置、数据采集、数据存储等处理，组建回复帧模块204使能串口发送回复帧模块205中断发出，同时启动定时器，定时时限RT1，RT1到时，在不迟于TT0时限内启动阵发；若接收的HART帧数据为响应帧，则立即启动阵发，并启动定时器，定时时限RT2，RT2到时启动下一次阵发，从而使得设备在正常阵发的模式下，总线上的其他主站有足够的时间来控制链路。
需要说明的是，本发明串口的接收、发送、载波检测、定时器等均采用中断方式实现，从而具有更强的通用性。
综上所述，本发明能缩短仪表HART功能研发周期，增强HART通讯抗干扰性，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种HART协议处理系统，其特征在于，包括：串口接收数据帧模块、解析数据帧模块、应用层模块、组建回复帧模块、及串口发送回复帧模块，其中，
所述串口接收数据帧模块用于接收含有设备模式信息的HART帧信号；
所述解析数据帧模块用于解析所述HART帧信号中的命令，并获取所述HART帧信号的设备模式信息，以供在处理完所述命令后根据所述设备模式信息的类型执行相应的操作，其中，所述设备模式信息的类型包括：主/从模式、阵发模式，所述主/从模式包括：当所述HART帧信号为请求帧时，设定第一时限，作为从设备收到所述请求帧并做出响应的最大允许时间；所述阵发模式包括：当所述HART帧信号为请求帧时，设定第二时限，作为主设备发出请求后等待收到响应的最大允许时间；当所述HART帧信号为响应帧时，启动阵发，并设定第三时限，作为下一次阵发的启动时间；
所述应用层模块用于处理所述HART帧信号中的命令；
所述组建回复帧模块用于根据所述应用层模块的处理结果组建回复帧；
所述串口发送回复帧模块用于发送所述回复帧。
2.根据权利要求1所述的HART协议处理系统，其特征在于，所述HART帧信号中的命令包括多种类型，所述应用层模块包括至少一个子模块，每个子模块用于处理一类命令。
3.根据权利要求1所述的HART协议处理系统，其特征在于，所述串口接收数据帧模块采用中断的方式实现信号的接收；所述串口发送回复帧模块采用中断的方式实现信号的发送。
4.一种通讯卡，其特征在于，包括：如权利要求1-3中任一所述的HART协议处理系统。
5.根据权利要求4所述的通讯卡，其特征在于，包括依次连接的：调制解调单元、串口单元、处理单元、定时单元。
6.根据权利要求5所述的通讯卡，其特征在于，所述调制解调单元包括：HART调制解调芯片。
7.根据权利要求6所述的通讯卡，其特征在于，所述串口单元的接收管脚与所述HART调制解调芯片的数字信号发送管脚连接；所述串口单元的发送管脚与所述HART调制解调芯片的数字接收管脚连接。
8.根据权利要求5所述的通讯卡，其特征在于，所述主/从模式下的第一时限、所述阵发模式下的第二时限及第三时限的设定是通过所述定时单元实现的。
9.一种HART协议处理方法，其特征在于，应用于如权利要求4-8中任一所述的通讯卡，所述方法包括：
检测含有设备模式信息的HART帧信号；
解析并获取所述HART帧信号的设备模式信息；
判断所述设备模式信息的类型；
若所述设备模式信息的类型为主/从模式，进一步判断接收的HART帧信号是否为请求帧，若是，则在执行相应命令后，根据执行结果组建并发送回复帧；启动定时器，设定第一时限，作为从设备收到所述请求帧并做出响应的最大允许时间；
若所述设备模式信息的类型为阵发模式，进一步判断接收的HART帧信号是否为请求帧，若是，则在执行相应命令后，根据执行结果组建并发送回复帧；启动定时器，设定第二时限，作为主设备发出请求后等待收到响应的最大允许时间；若否，则立即启动阵发，并启动定时器设定第三时限，作为下一次阵发的启动时间。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080040515A1 (en) * 2003-12-22 2008-02-14 Ralf Schaetzle Method and System for Automated Configuring of a Hart Multi-Drop System
CN101650572A (zh) * 2009-09-07 2010-02-17 上海自动化仪表股份有限公司 基于hart通讯的智能电气阀门定位器
CN201514284U (zh) * 2009-09-23 2010-06-23 伊玛精密电子（苏州）有限公司 带有hart通信模块的温度传感器
CN101776870A (zh) * 2009-12-29 2010-07-14 上海自动化仪表股份有限公司 基于hart通讯的智能电动执行机构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080040515A1 (en) * 2003-12-22 2008-02-14 Ralf Schaetzle Method and System for Automated Configuring of a Hart Multi-Drop System
CN101650572A (zh) * 2009-09-07 2010-02-17 上海自动化仪表股份有限公司 基于hart通讯的智能电气阀门定位器
CN201514284U (zh) * 2009-09-23 2010-06-23 伊玛精密电子（苏州）有限公司 带有hart通信模块的温度传感器
CN101776870A (zh) * 2009-12-29 2010-07-14 上海自动化仪表股份有限公司 基于hart通讯的智能电动执行机构

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘宝坤等: "《计算机过程控制系统》", 31 January 2001 *
赵昀等: "《符合HART协议的现场仪表通信卡软件研究开发》", 《仪器仪表学报》 *

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