周鹏

（浙江省北大信息高等研究院 浙江省杭州市 311215）

1 引言

高速可寻址远程传感器数据通路(Highway Addressable Remote Transducer, 简称HART)协议是一种为工业控制现场智能化仪表与控制系统间的数据传输提供支持的协议，广泛应用于压力、温度、物位、流量、密度及分析智能仪表等领域，为采集现场设备的数据并对其进行控制提供便利。目前HART通讯主要通过专用的调制解调芯片和单片机的UART口来实现，HART调制解调芯片市场上常见如HT2012、A5191等，这些芯片可以完整地实现HART协议规定的物理层要求。为了简化系统方案和节约成本，本文主要设计了一款符合HART协议的全数字调制解调模块，并将其与一个UART共同集成在微控制器芯片中。

本文主要内容组织如下，第一节主要介绍HART的载波调制方式及整个调制解调器框图。第二节主要介绍时钟门控的方法来进行调制，并对其调制特性进行了分析。第三节主要介绍HART解调相关部分，重点介绍HART解调的滤波机制。第四节给出了仿真和测试的详细结果。第5节给出总结。仿真和测试的结果表明该数字HART调制解调方案基本性能达到设计预期。

2 HART载波调制方式

HART物理层[1]规定HART通讯是采用波特率是1200bps的相位连续频移键控技术，编码方式采用BELL-202编码，二进制码1用1200Hz的载波进行调制，二进制码0用2200Hz的载波调制，在二进制码跳转时需要保证相位连续。下式为HART调制波形的表达式：

其中：v0为振幅，θ0为初始相位，θt为相位随时间的变化，T为位时间（等于1/1200秒），Bn为UART过来的二进制数字信号，当二进制信号为0时，Bn取值为1，当二进制信号为1时，Bn取值为0，t的时间在nT到(n+1)T之间。……