当下国际供应链断裂，我国工业控制系统卡脖子现象进一步加剧，一大批优质的工控企业受制于人，更凸显出中国在工业控制领域的短板。
作为工业控制系统的核心 元器件 ——工控类芯片，实现国产替代，自主可控，成为了我国工业控制系统国产化的必经之路。
HART通信协议介绍
传统的模拟信号工业仪表只能传输目标 测量 值，无法传输设备状态、诊断和额外的变量，无法有效的对设备进行配置和故障排除。如何让传统的模拟工业自动化系统变得更加智能化？HART通信协议应运而生。
HART（highwayaddressableremo te transducer，可寻址远程 传感器 高速通道）通信协议由美国Rosemount公司于20世纪80年代中期推出，主要用于现场智能仪表和控制室系统间进行数字通信。现今，HART通信协议已被世界上三分之二以上的现场设备所采用，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调制解调器芯片使用FSK技术，在4~20mA信号过程量上叠加一个频率信号，成功地把模拟信号和数字信号双向同时通讯，而不互相干扰。采用Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4～20mA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将设备和系统集成起来，以检测先前检测不到的问题，实时检测设备或过程的连接问题。通过获取新的早期预警，以减少偏差造成的影响，避免非计划停机或过程中断所引起的高成本。快速确定和验证控制回路和设备配置，使用远程诊断，以减少不必要的现场检查。
杭州晶华微电子有限公司自主研发的HART调制解调器芯片专为实现HART协议而设计，型号包括SD2017B、SD2057、SD2085。下面对这三款产品进行详细介绍：
SD2017B芯片介绍
SD2017B是一款专为实现HART协议而设计的CMOS单片调制解调器芯片，其主要的功能特点为：
图2.SD2017B封装片
SD2017B本身集成满足HART物理层规范功能要求的大部分功能，包括调制与解调，输入信号滤波，载波检测和发送信号波形整形等，因此只需再外加少量无源元件，即可实现支持带HART功能产品设计。如图3所示，为SD2017B的一种典型应用。
图3.SD2017B应用于智能 变送器
SD2017B作为SD2015B的升级产品，芯片管脚匹配SD2015B、HT2015及A5191HRT，在一定范围内，可实现兼容替换，如图4所示，为SD2017B替换SD2015B的实现方法。
图4.SD2017B芯片替换SD2015B
使用SD2017B替换SD2015B、HT2015及A5191HRT设计应用方案，外围无源器件减少到原本的三分之一， 晶体 振荡器 由原本的460.8kHz陶瓷振荡器替换为3.6864MHz晶体振荡器，降低成本的同时也更易于采购，简化 电路 设计、降低成本。
SD2057芯片介绍
SD2057是一款专为实现HART协议而设计的CMOS单片调制解调器芯片，其主要的功能特点为：
图5.SD2057封装片
SD2057集成了所有必要的HART信号滤波、信号检测、调制、解调及波形整形等功能的电路模块，满足HART物理层规范要求，只需添加少量外围无源元件，即可应用于支持HART协议的现场仪表和控制器中。如图6所示，为SD2057应用于变送仪表中的一种典型应用。
图6.SD2057典型应用图
SD2085芯片介绍
SD2085是一款专为实现HART协议而设计的CMOS单片调制解调器芯片，其主要的功能特点为：
图7.SD2085封装片
SD2085集成了所有必要的HART信号滤波、信号检测、调制、解调及波形整形等功能的电路模块，满足HART物理层规范要求，只需添加少量外围无源元件，即可应用于支持HART协议的现场仪表和控制器中。如图8所示，为SD2085应用于变送仪表中的一种典型应用。
图8.SD2085典型应用图
结语
国内的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，晶华微将继续加码，研发出更多高质量的工控相关产品和系统解决方案，助力加速工控芯片国产化进程，打破国外垄断局面。并加强与工控企业达成战略合作伙伴关系，延伸和提高新技术，助力工控企业不断提升智能化水平，推动中国工业物联网产业的新发展。
