在工控自动化行业，使用串口通信或者使用串口扩展出来的RS485通信接口、CAN接口通信时，一般都对通信接口做隔离处理，包括通信部分的供电都是隔离的。这样做的目的是为了避免数据在传输过程当中受到干扰，提高通信的稳定。

　　1.为什么要进行通信隔离

　　单片机在使用UART串口通讯时，其通讯距离有限，所以单纯的UART通信或者RS232接口的通讯只用作近距离的数据传输，这里所谓的近距离是指同一块PCB板上的距离，用于芯片级别的通信，如单片机和蓝牙模块通过UART通讯、单片机通过UART和wifi模块通信等。这种极短距离的通信可以不使用隔离。但是在涉及到远距离通信时，一般都会用RS485接口或者CAN总线接口通信，通讯距离在几百米、上千米时都会做隔离处理。隔离一般通过光耦或者专用的数字隔离芯片来实现，典型的光耦隔离芯片如下图所示。

　　2.通信隔离电路如何实现

　　在设计隔离电路时，可以通过光耦来实现，也可以通过数字隔离芯片来实现，用光耦时要考虑通信的波特率。以RS485通信接口为例，用光耦实现的隔离通信电路如下图所示。

　　上图中，用三个光耦分别隔离TXD、RXD以及方向端口，并且电源也是隔离电源。使用隔离芯片所实现的通信隔离如下图所示。

　　上图中所使用的数字隔离芯片为ADUM1201，RS485的方向引脚还是通过光耦实现隔离的。

　　说一下我个人的经验吧，我做工业产品十几年了，用到很多串口通信的设备，我用到的串口隔离有两种情况：

　　1、提高设备工作稳定性，减少串口通信线引入的干扰信号。

　　2、防爆电气电路的隔离，设计防爆产品时本安电路和非本安电路是必须要隔离的。

　　再说一下串口隔离的距离和作用：

　　1、隔离的通信距离和产品要求有关，如果是民用产品，通信线有个3-4米以内不隔离是可以的，如果是工业产品，那就不行了，只要是串口线离开设备就要隔离。很多人说我距离很近，不需要隔离，很多人不了个隔离的本质作用是抗干扰，其实设备内部都会产生很大的干扰。举个例子：我们之前做电力设备，我看到有个产品的信号线、电源线都是走线槽的，唯独RS485线在各机箱之间直接，没有走线槽，很难看，我和不理解，我问公司的老工程师，他们告诉我RS485走线槽就会导致RS485丢包率上升很高，通信很慢。因为线槽内的电源线和信号线会把干扰信号耦合到RS485线上。

　　2、串口通信隔离的作用：隔离的最大作用就是抵抗共摸干扰，其实通信电路中的差模干扰一般不是靠隔离去除的，通信接口电路前端一般都设置有差模和共摸吸收电路，因为一个光耦只有大约7pF的分布电容，所以他对高频共摸干扰的抵抗能力是非常好的。我之前做过电力系统的抄表项目，RS485通信线距离都很远，最近的几十米，远的能达到800米，项目做好后运行过程中发现，系统很脆弱，只要是下雨打雷就会坏设备，而且一坏就是一串，但是我们拆回来的设备里边通信电路都没烧糊了，壳子都烧坏了，单CPU依然运行正常，没有损坏，没有死机，这就是隔离的作用。

　　另外我再补充一点，很多人知道要用隔离，原理图设计很好，设计pcb时没有将光耦两端重发隔离，导致隔而不离，使隔离效果严重打折，因此设计隔离电路时应按下图进行PCB设计，而且通信电路的电源也要隔离。

　　欢迎大家评论、留言、转发！