随着国际供应链的断裂，我国工控系统的卡脖子现象进一步加剧，大量优质工控企业受制于人，凸显了我国在工控领域的不足。
——工业控制芯片作为工业控制系统的核心部件，已经成为中国工业控制系统国产化的必由之路。
HART通信协议介绍
传统的模拟信号工业仪器只能传输目标测量值，不能传输设备状态、诊断和额外变量，不能有效配置和排除设备故障。如何让传统的模拟工业自动化系统更加智能化？HART通信协议应运而生。
HART(高速公路可寻址远程传感器)通信协议由美国罗斯蒙特公司于20世纪80年代中期引入，主要用于现场智能仪表与控制室系统之间的数字通信。如今，HART通信协议已被世界上三分之二以上的现场设备采用，并已成为智能工业控制领域的国际标准。
HART调制解调器芯片介绍
HART调制解调器芯片利用FSK技术在4~20mA信号处理上叠加一个频率信号，成功实现了模拟信号和数字信号双向通信，互不干扰。利用Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频4 ~ 20 mA模拟信号上叠加一个频率数字信号，进行双向数字通信。数字信号的幅度为0.5mA，数据传输速率为1200bps，1200Hz代表逻辑“1”，2200Hz代表逻辑“0”。数字信号波形如图1所示：
图1。HART波形图
HART调制解调器芯片可以集成设备和系统，检测以前未检测到的问题，并实时检测设备或过程的连接问题。通过获得新的预警，可以减少偏差带来的影响，避免非计划停机或流程中断带来的高成本。快速确定和验证控制回路和设备的配置，使用远程诊断减少不必要的现场检查。
杭州京华微电子有限公司自主研发的HART调制解调器芯片是专门为实现HART协议而设计的，其型号有SD2017B、SD2057、SD2085。详细介绍了以下三种产品：
SD2017B芯片介绍
SD2017B是专门为实现HART协议而设计的CMOS单片调制解调器芯片。它的主要特点是：
符合HART通信协议物理层要求的单芯片半双工1200 b/s FSK调制解调器，符合Bell202标准载波1200Hz和1200Hz具有额外驱动能力的HART波形整形输出，可接3.6864MHz晶振或使用外部时钟源工作在2.7V~5.5V，功耗低。调制模式下最大功耗为90A-55至125。32引脚LQFP封装符合RoHS环境保护要求，如图2所示
图2。SD2017B封装
SD2017B本身集成了符合HART物理层规范功能要求的大部分功能，包括调制解调、输入信号滤波、载波检测和发送信号波形整形等。所以只增加了少量的无源元件来支持具有HART功能的产品的设计。如图3所示，是SD2017B的典型应用。
图3。SD 2017 B在智能变送器中的应用
SD2017B作为SD2015B的升级产品，有与SD2015B、HT2015、A5191HRT匹配的芯片管脚，在一定范围内可以兼容更换。如图4所示，用SD2017B替换SD2015B的实现方法。
图4。用SD 2017b芯片替换SD2015B
用SD2017B代替SD2015B、HT2015、A5191HRT，将外部无源器件减少到原来的三分之一，用3.6864MHz的晶体振荡器代替原来的460.8kHz的陶瓷振荡器，降低了成本，更容易购买，简化了电路设计，降低了成本。
SD2057芯片介绍
SD2057是专门为实现HART协议而设计的CMOS单片调制解调器芯片。它的主要特点是：
符合HART通信协议的物理层要求，符合Bell202标准载波1200Hz和2200Hz内部集成接收滤波器，对外部元器件要求少。HART波形整形输出具有额外的驱动能力。UART接口在2.7V~5.5V工作电压下功耗低，调制模式下最大功耗为112a-55至125。它采用24引脚4mm x 4mm QFN封装，如图5所示。满足RoHS环境要求
图5。SD2057封装
SD2057集成了HART信号滤波、信号检测、调制、解调、波形整形等所有必要的电路模块，符合HART物理层规范的要求。只需增加几个外围无源元件，就可以应用于支持HART协议的现场仪表和控制器。如图6所示，是SD2057在传动仪表中的典型应用。
图6。6的典型应用图。SD2057
SD2085芯片介绍
SD2085是专门为实现HART协议而设计的CMOS单片调制解调器芯片。它的主要特点是：
单芯片、半双工1200bps FSK调制解调器符合HART通信协议物理层要求，符合Bell202标准载波1200Hz和2200HzHART波形整形输出，具有附加驱动能力，数字信号处理保证输入信号检测可靠，UART接口工作电压2.7V~3.6V，功耗低，调制模式下最大功耗为85A-55至125。20引脚5mm x 5mm x 0.75mmTQFN封装如图7所示。满足RoHS环境要求
图7。SD2085封装
SD2085集成了HART信号滤波、信号检测、调制、解调、波形整形等所有必要的电路模块，符合HART物理层规范的要求。只需增加几个外围无源元件，就可以应用于支持HART协议的现场仪表和控制器。如图8所示，是SD2085在传动仪表中的典型应用。
图8。SD 2085典型应用图
结语
国内工业控制系统在不断变化和创新中呈现出快速增长的趋势。京华汇将继续增加代码，开发更多高质量的工控相关产品和系统解决方案，这将有助于加快工控芯片的国产化进程，打破国外的垄断局面。并加强与工控企业的战略合作伙伴关系，延伸和提升高新技术，帮助工控企业不断提高智能水平，推动我国工业物联网产业的新发展。