嵌入式系统中，串口、RS485、CAN、网络和USB等都是非常常用的通信方式。但是串口通信速度慢，距离近，为什么转换成RS485后，通信距离和速度都大幅提高了呢？USB也是近距离，为什么速度可以这么快？原因就在于串口的电信号是单端模式，而RS485、CAN、网络和USB都是差分模式。

1.单端模式

单端模式就是信号的检测是基于信号线与参考基准线(通常是地)之间的电平变化，比如串口通信就是这种模式。串口有三根线(TX、RX和GND)，发送和接收信号都是基于GND的电平而言的。

下图是单端连接示意

因为单端信号是基于某个基准的的，但是在实际应用中，这个共地很可能并“不存在”，比如两个独立的系统之间，他们的供电电源都是相互独立的，此时各自的“地”电压很可能并不相同，如果用导线相连的各自的“地"的话，可能会有较大的电流通过。这个时候，用单端模式很可能就行不通了。另外，在高速通信时，单端模式会带来电磁干扰，因此，不适合在高速通信中应用。

2.差分模式

差分模式则依据的是两个信号线之间的电平差异，这里没有共地，而且两个信号线的极性是相反的。

上为差分信号，下为共模干扰抑制

由上图可知，相对于单端信号，差分信号放大了有效信号，比如，对单端信号而言，输出3V的电压，不计干扰和损耗的情况下，则接收到的也是3V；而差分信号，一条线是3V，另一条是-3V，差分电压则是-6~6V，这样就极大的提高了抗外部干扰的能力。通过压差的正负来表示0或1信息，这样就与各系统间的电源地间差异没有关系了。

干扰抑制

这里要指出一个容易犯的误区，就是常常误以为差分信号抗共模干扰会比较强，其实在这一点上，单端模式也具备同样的抗干扰能力，只要采用同规格、同长度双绞线连接，两条线上的阻抗相同，在接收端做差运算来判断接收电压，这种接线模式具有很强的抗电磁干扰能力。

双绞线抑制产生干扰

需要明确的是，RS485、CAN、网络都是差分信号，因为差分信号电平比较高，甚至有十几伏，而单片机工作电压只有3-5V，因此，硬件电路上都需要外接转换芯片。电脑的USB接口电压也是5V，因此，单片机USB与电脑连接时，相对比较简单一点，不需要转换芯片。

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