随着传感器技术、微系统技术、无线通信技术、计算机技术的飞速发展,无线传感器网络应运而生。在此基础上发展起来的工业无线网络,以其成本低、耗能低、扩展性强等特点,对现有工业通信技术在工业应用方向上实现功能的扩展和提升,成为了继现场总线技术后的又一研究热点。工业领域内的无线网络通信协议有HART7.1, ISA100和中国的WIA-PA。其中,无线HART是一种专门为过程自动化应用设计的无线网络通信协议,具有安全、可靠、易兼容等特点,为当前工业领域实现智能低成本的无线通讯方式提供了有力保障。本文首先介绍了无线HART通信协议系统开发环境的搭建和软件总体架构设计,详细分析了无线HART的分层、层与层之间的通信服务原语和管理服务原语,并确定了协议层的任务优先级及其层间的信息交互方式。在此基础上,着重完成无线HART的物理层与数据链路层的软件设计与实现,由于时间同步技术是无线传感器网络的关键技术之一,而且无线HART的时间同步是在数据链路层实现的,故本文还着力于无线HART的时间同步技术研究。完成的工作主要分成以下三部分：(1)在协议栈软件总体架构设计的基础上,详细设计与实现了无线HART物理层软件,主要包括变量定义、原语任务和背景任务处理。在设计中,物理层实现了透明的比特流传送,为数据链路层提供消息服务和管理服务。(2)在物理层的基础上,详细设计与实现了无线HART数据链路层软件,主要包括变量定义、原语任务和背景任务处理、状态机实现、LINK调度、时间同步等。在设计中,数据链路层利用状态机实现了正确的状态转换,在此基础上,通过LINK的调度和时间同步的实现,确保了安全、可靠、无错的点对点通信,为网络层提供了消息服务和管理服务。(3)提出了一种基于闭环调整策略的时钟同步方法CATS,并将该方法实际应用于无线HART协议实现。该方法在同步周期内测量同步节点之间的时间偏差,获得同步节点之间时钟偏差对象模型参数,建立内部受控对象模型,在调整周期内实现节点间的时间偏差的闭环调整,为数据通信、节点定位、数据融合等提供重要保障。本文所设计的无线HART物理层和数据链路层软件,在CC2430通信模块上进行了测试验证,实验结果表明：在物理层提供的服务的基础上,数据链路层可实现安全、可靠、无错的点对点通信,并为网络层提供了良好的服务。本文提出的时间同步方法在Matlab和CC2430通信模块上实现与验证,仿真与实验结果表明：该同步方法具有同步精度高,环境适应性好,计算复杂性低等特点,为复杂工业领域中无线HART的时间同步提出了较优的方案。综上所述,本文的研究工作为下一步无线HART协议栈开发奠定了良好的基础。