鉴于目前在工业测试现场仍大量使用4mA~20mA模拟输出的系统(包括传感器、变送器及二次仪表等)，而智能传感器都是数字式的，二者无法兼容，因此，传统的分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)和现场控制系统(Field Control System，FCS)已无法满足智能传感器系统的发展需要。为解决这一技术难题，美国罗斯蒙特(Rosemount)公司提出了HART协议作为过渡性标准。该通信协议具有与现场总线相似的体系结构以及总线式数字通信功能。HART协议采用“频移键控”(Frequency Shift Keying，FSK)技术。频移键控是频率调制的一种方法，调制信号只能在几个不同的固定频率之间变动。典型的例子是用二进制信号进行调频，用一个频率表示数据“1”，另一频率表示“0”。HART协议是在4mA~20mA的模拟信号上叠加不同的频率信号，来代表所要传输或接收的数据。数字信号分别用1200Hz代表逻辑“1”、2200Hz代表逻辑“0”。信号传输速率为1200bps。
由于在一个周期内数字频率信号的平均值为零，因此不会对4mA~20mA的模拟信号产生影响，这是HART协议最重要的特点之一。它既保留了4mA~20mA过程控制信号的工业标准，又能在一条双绞线上同时传输模拟信号和数字信号而互不影响，从而保证了4mA~20mA模拟系统与数字通信系统的兼容性。在双绞线上可连接多台现场设备，构成多站网络，使不同厂家的产品互相通用。
这种智能变送器适用于测量流量、压力、温度、液位等参数。传感器模拟量信号经A/D转换器等电路转换成数字量后送入单片机，单片机将处理后的数字量通过D/A转换器等电路转换成4mA~20mA的标准电流信号。在数字通信时，微处理器通过通信接口芯片及耦合电路，以4mA~20mA电流环路为介质来传送和接收数据。存储器用来存储传感器的特性参数、现场命令、现场状态等工作参数。
目前，许多国际上着名的公司已接受了HART协议，还成立了专门机构来推广HART协议。最近，我国也颁布了“国产符合HART协议智能仪表管理办法”并开始施行。因此，HART协议已被认为是事实上的工业标准，但它仍属过渡性协议，还不能称作标准的现场总线。尽管HART总线协议只是一种过渡性协议，但它具有数字信号和4mA~20mA模拟信号兼容的特点，在对传统设备进行技术改造的过程中起到了承前启后的作用，能为实现模拟仪表的通信提供无风险的解决方案。因此，目前国际上对HART总线系统的产品开发与应用已非常广泛。预计在今后相当长的一段时间里，HART协议产品仍将保持旺盛的生命力并具有广阔的应用市场。
6.5.1HART协议的物理层技术规范
HART协议的物理层规定了信号传输方法、信号电平、设备阻抗和介质，物理层用双绞线作为介质，通信电缆就单对屏蔽或多对一起屏蔽。当证明强噪声对通信不造成影响时，无屏蔽电缆也可使用。电缆的最小尺寸如下：
总长小于5000ft：#24AWG(芯线直径0.51mm)
总长大于5000ft(单双)：#20AWG(芯线直径0.81mm)
采用单对电缆时，网络中电缆的最大长度一般应小于10000pt(3000m)，多对电缆的最大长度一般应限制在5000ft(1500m)以内。
HART数字信号是模拟信号传输的简单扩展，是在现有的低频率模拟电流上叠加一个高频率电流。由于正弦信号的平均值为0，HART通信信号不会影响4mA~20mA信号的平均值，这就使HART通信可以和4mA~20mA信号并存而不互相干扰。
HART通信采用了基于Bell202通信
标准的FSK(Frequency Shif tKeying)技术，基本内容是：
波特率1200bps
逻辑11200Hz
逻辑02200Hz
信号幅值0.5mA
HART协议数字信号的每个字符有11位，其格式为：1个起始位，8个数据位，1个奇校验位和1个停止位。
6.5.2HART协议数据链路层协议规范
HART协议数据链路层协议规范的目的是建立一种与现场仪表等从设备间的可靠的双向数字通信通道。协议可以对通信中因噪声引起的错误进行修正，这是通过错误检测信息及自动重发请求协议(ARQ)，对被噪声或其他干扰破坏的数据进行自动重发实现的。
HART协议把所有的设备分为3类：从设备、突发设备和主设备。从设备是最普遍与最基本的设备类型，它接收与提供带有测量值或其他数据的数字信号，现场智能仪表一般为从设备。突发设备在固定的时间间隔发出带有测量值或其他数据的数字信号响应，而不包含被特别请求的数据，该设备通常是作为一个独立广播的设备。主设备负责初始化、控制和终止与从设备或突发设备的交互。主设备又分为一级主设备和二级主设备，一级主设备通常指网桥，二级主设备指HART设备的手操器。
HART还可在一根双绞线上以全数字的方式通信。一个通信链路上可支持15个短地址从设备。若使用长地址，设备数可不受限制，它只取决于所要求的通信链路上的查询速率。
链路上的设备间的信息是以帧的形式实现的。帧是用户数据和地址信息的封装，协议不对用户数据作任何解释。这意味着只有到该帧完全被位计数器或物理结束标志所确定时，帧识别才可以进行。帧中的所有部分，包括起始界定符在内，每个字节均跟随奇偶校验位，帧末还有横向奇偶校验场。帧所有场都是整数字节长，帧中所有字节都在一连续的数据流中传输。HART协议规定一帧的字符长度最大为25个字符。HART协议的通信帧有多种格式。根据发送者的不同可分为主从型帧和从主型帧；根据通信帧的长度可分为长型帧和短型帧。
6.5.3HART协议应用层规范
HART协议的应用层以命令的格式提供编程接口，所有的读/写操作都以命令的形式完成。另外，链路管理等协议本身的一些功能也由命令来实现。
HART协议的每个命令由命令号完全标识。在通信时，一条命令按命令格式组装成一个完整的HART帧，然后一次发送出去。在数据链路层规定了HART帧的格式，但数据链路层不解释HART帧中数据段的含义，这个工作由HART协议的应用层来完成。
HART协议的命令分为以下3类：
(1)通用命令(Universal Commands)。所有设备都实现这些命令。这些命令执行的功能被所有设备执行。通用命令的命令号范围是0~30。
(2)一般行为命令(Common-Practice Commands)。多数设备支持这些命令的实现，但不是所有设备都支持这些命令执行的功能。一般行为命令的命令号范围是32~127。
(3)变送器专用命令(Device-Specific Commands)。只有一个或几个设备支持这些命令。这种设备通过执行专用命令来完成一些特殊功能和特殊的数据处理。变送器专用命令的命令号范围是128~255。
通用命令和一般行为命令的格式都是统一规定的，而变送器专用命令的格式则是由各个仪表的生产厂自行规定的。
HART数据链路层规定了HART帧的格式，HART应用层则规定了HART帧中的数据段的含义。每一HART命令定义的内容包括两个部分：
(1)定义命令的请求数据和响应数据的组成。
(2)定义该命令的响应代码所代表的含义。
HART协议规定的数据类型有4种，分别为：无符号整数、IEEE754浮点、ASCⅡ数据格式和压缩ASCⅡ数据格式。
6.6并行通信接口
6.6.1IEEE488标准
IEEE488标准是为可程控仪表设计的，最初由美国Hewlett-Packard公司拟制，因此也称为HPIB。1975年IEEE将其作为规范化的IEEE488标准予以推荐。1977年IEC予以认可，并将其作为国际标准。此后HPIB同时使用了IEEE488、GPIB、IECIB的不同名称。用IEEE488标准总线建立一个微机测量、控制系统是很方便的，因而这一标准得到了十分广泛的应用。
6.6.1.1性能
IEEE488的基本性能如下：
(1)可以用一条总线(包含16根信号线)连接若干台装置，以组成一个自动测控系统，装置的数目最多不超过15台。
(2)互连电缆的传输路径总长度不超20m，或装置数目与装置之间的距离相乘不超过20m。
(3)数据传输采用位并行(8位)、字节串行、双向异步传输方式，其最大数据传输速率为1Mbps。
(4)信息逻辑采用负逻辑，低电平(≤+0.8V)为“1”，高电平(≥+2.0V)为“0”。
