隔离通信-RS485（一）

最近在使用MODBUS通信，了解到MODBUS比较多是基于RS485的物理层。之前也有使用过RS485，不过都是使用前人成熟的方案，个人没有仔细研究推敲。趁这次使用MODBUS好好学习了下，以保证后续通信设计的可靠。

一、RS485特点

1.电气特性：采用差分信号负逻辑。逻辑“1”以两线间压差-2V~-6V表示，逻辑“0”以两线间压差+2V~+6V表示。

2.RS485采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗工模干扰能力增强。

3.RS485最大通信距离约1219m，最大传输速率10Mbps。RS485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制芯片可以达到128或者256个节点。

二、RS485隔离

1.通信隔离的原因：实际通信应用中，通信距离可达几千米，节点间距离较远。设计者常常直接将每个节点的参考地接于本地的大地，作为信号的返回地，看似正常可靠的做法，却存在极大的隐患。常常被忽略的问题是：两个节点之间大地也可能存在很大的电势差！实际的大地并不是理想的“0”电位，大地也是导体，也存在阻抗。当大的电流流过大地时，流过电流的大地两端也会存在电势差，如下图一所示。

                                                              图一

若直接将相距很远的通信节点分别连接至各自的本地大地，地电势差会以共模电压的形式叠加在总线发送器的输出端，叠加之后的信号可能远远超过接收器所能承受的共模输入电压范围，从而无法正常接收信号，严重还会损坏收发器。

既然节点之间的大地存在电势差，那直接用一根线将两个节点的地再连起来不就可以了？大错特错！这样做只能使情况更加严重，这根长长的导线会与大地形成一个极大的地环路！

相信大家在学生时代就知道，一个闭合线圈在变化的磁场里面就会产生电流。50Hz的交流电力线、大型电机等，都是交流磁场的来源，若总线靠近或经过这些地方，地环路就会产生电流高达数安培甚至上百安培。电流流过地环路产生的共模电压就会影响总线的正常通信。

                                                           图二

2.怎样解决以上提到的问题呢？

隔离收发器可将总线和控制电路进行电气隔离，将高压阻挡在控制系统之外，可以有效地保证操作人员的人身及系统安全。不仅如此，隔离可以抑制由接地电势差、接地环路引起的各种共模干扰，保证总线在严重干扰和其它系统级噪声存在的情况下不间断、无差错运行。使用隔离收发器后，可以有效防止形成地环路，总线参考地可跟随共模电压的波动而波动，共模电压全部由隔离带承受，共模电压对总线信号变得不再可见，从而保证总线稳定可靠地通信。