在工控自動化行業，使用串列埠通訊或者使用串列埠擴展出來的RS485通訊介面、CAN介面通訊時，一般都對通訊介面做隔離處理，包括通訊部分的供電都是隔離的。這樣做的目的是為了避免資料在傳輸過程當中受到干擾，提高通訊的穩定。

1.為什麼要進行通訊隔離

微控制器在使用UART串列埠通訊時，其通訊距離有限，所以單純的UART通訊或者RS232介面的通訊只用作近距離的資料傳輸，這裡所謂的近距離是指同一塊PCB板上的距離，用於晶片級別的通訊，如微控制器和藍芽模組透過UART通訊、微控制器透過UART和wifi模組通訊等。這種極短距離的通訊可以不使用隔離。但是在涉及到遠距離通訊時，一般都會用RS485介面或者CAN匯流排介面通訊，通訊距離在幾百米、上千米時都會做隔離處理。隔離一般透過光耦或者專用的數字隔離晶片來實現，典型的光耦隔離晶片如下圖所示。

2.通訊隔離電路如何實現

在設計隔離電路時，可以透過光耦來實現，也可以透過數字隔離晶片來實現，用光耦時要考慮通訊的波特率。以RS485通訊介面為例，用光耦實現的隔離通訊電路如下圖所示。

上圖中，用三個光耦分別隔離TXD、RXD以及方向埠，並且電源也是隔離電源。使用隔離晶片所實現的通訊隔離如下圖所示。

上圖中所使用的數字隔離晶片為ADUM1201，RS485的方向引腳還是透過光耦實現隔離的。

說一下我個人的經驗吧，我做工業產品十幾年了，用到很多串列埠通訊的裝置，我用到的串列埠隔離有兩種情況：

1、提高裝置工作穩定性，減少串列埠通訊線引入的干擾訊號。

2、防爆電氣電路的隔離，設計防爆產品時本安電路和非本安電路是必須要隔離的。

再說一下串列埠隔離的距離和作用：

1、隔離的通訊距離和產品要求有關，如果是民用產品，通訊線有個3-4米以內不隔離是可以的，如果是工業產品，那就不行了，只要是串列埠線離開裝置就要隔離。很多人說我距離很近，不需要隔離，很多人不了個隔離的本質作用是抗干擾，其實裝置內部都會產生很大的干擾。舉個例子：我們之前做電力裝置，我看到有個產品的訊號線、電源線都是走線槽的，唯獨RS485線在各機箱之間直接，沒有走線槽，很難看，我和不理解，我問公司的老工程師，他們告訴我RS485走線槽就會導致RS485丟包率上升很高，通訊很慢。因為線槽內的電源線和訊號線會把干擾訊號耦合到RS485線上。

2、串列埠通訊隔離的作用：隔離的最大作用就是抵抗共摸干擾，其實通訊電路中的差模干擾一般不是靠隔離去除的，通訊介面電路前端一般都設定有差模和共摸吸收電路，因為一個光耦只有大約7pF的分佈電容，所以他對高頻共摸干擾的抵抗能力是非常好的。我之前做過電力系統的抄表專案，RS485通訊線距離都很遠，最近的幾十米，遠的能達到800米，專案做好後執行過程中發現，系統很脆弱，只要是下雨打雷就會壞裝置，而且一壞就是一串，但是我們拆回來的裝置裡邊通訊電路都沒燒糊了，殼子都燒壞了，單CPU依然執行正常，沒有損壞，沒有宕機，這就是隔離的作用。

另外我再補充一點，很多人知道要用隔離，原理圖設計很好，設計pcb時沒有將光耦兩端重發隔離，導致隔而不離，使隔離效果嚴重打折，因此設計隔離電路時應按下圖進行PCB設計，而且通訊電路的電源也要隔離。