嵌入式系統中，串口、RS485、CAN、網絡和USB等都是非常常用的通信方式。但是串口通信速度慢，距離近，為什么轉換成RS485后，通信距離和速度都大幅提高了呢？USB也是近距離，為什么速度可以這么快？原因就在于串口的電信號是單端模式，而RS485、CAN、網絡和USB都是差分模式。

1.單端模式

單端模式就是信號的檢測是基于信號線與參考基準線(通常是地)之間的電平變化，比如串口通信就是這種模式。串口有三根線(TX、RX和GND)，發送和接收信號都是基于GND的電平而言的。

下圖是單端連接示意

因為單端信號是基于某個基準的的，但是在實際應用中，這個共地很可能并“不存在”，比如兩個獨立的系統之間，他們的供電電源都是相互獨立的，此時各自的“地”電壓很可能并不相同，如果用導線相連的各自的“地"的話，可能會有較大的電流通過。這個時候，用單端模式很可能就行不通了。另外，在高速通信時，單端模式會帶來電磁干擾，因此，不適合在高速通信中應用。

2.差分模式

差分模式則依據的是兩個信號線之間的電平差異，這里沒有共地，而且兩個信號線的極性是相反的。

上為差分信號，下為共模干擾抑制

由上圖可知，相對于單端信號，差分信號放大了有效信號，比如，對單端信號而言，輸出3V的電壓，不計干擾和損耗的情況下，則接收到的也是3V；而差分信號，一條線是3V，另一條是-3V，差分電壓則是-6~6V，這樣就極大的提高了抗外部干擾的能力。通過壓差的正負來表示0或1信息，這樣就與各系統間的電源地間差異沒有關系了。

干擾抑制

這里要指出一個容易犯的誤區，就是常常誤以為差分信號抗共模干擾會比較強，其實在這一點上，單端模式也具備同樣的抗干擾能力，只要采用同規格、同長度雙絞線連接，兩條線上的阻抗相同，在接收端做差運算來判斷接收電壓，這種接線模式具有很強的抗電磁干擾能力。

雙絞線抑制產生干擾

需要明確的是，RS485、CAN、網絡都是差分信號，因為差分信號電平比較高，甚至有十幾伏，而單片機工作電壓只有3-5V，因此，硬件電路上都需要外接轉換芯片。電腦的USB接口電壓也是5V，因此，單片機USB與電腦連接時，相對比較簡單一點，不需要轉換芯片。

總結

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