Pochopení UART v elektrokolech: Jak jednoduchá sériová komunikace pohání vaši jízdu

Ve světě elektrokol a nákladních kol se komunikace netýká jen Bluetooth nebo aplikací - jde o to, jak spolu různé komponenty uvnitř vozidla "komunikují". Jedním z nejběžnějších a nejdůležitějších komunikačních protokolů je tzv. UART (univerzální asynchronní přijímač/vysílač).

Na Regen, věříme, že pochopení fungování protokolů, jako je UART, pomáhá nejen našim inženýrům, ale také správcům vozových parků, B2B nákupčím a partnerům OEM činit lepší rozhodnutí - ať už integrujete nový displej, ladíte řídicí jednotku nebo upravujete vlastní systém nákladních kol.

V tomto článku si rozebereme:

• Co je UART a jak funguje
• Jeho úloha v elektrických systémech elektrokol
• UART vs. jiné komunikační protokoly
• Příklady použití u elektrokol a nákladních kol
• Omezení, bezpečnostní aspekty a dodržování předpisů

Rozluštěme tento zásadní, ale často přehlížený komunikační protokol.

Chcete-li se dozvědět, co jsou komunikační protokoly , podívejte se na naši : E-Komunikační protokoly pro jízdní kola: Kompletní průvodce pro inženýry a kupující

Co je to UART (univerzální asynchronní přijímač/vysílač)?

UART znamená Univerzální asynchronní přijímač/vysílač - hardwarový protokol pro sériovou komunikaci. Je to jeden z nejstarších a nejjednodušších způsobů odesílání a přijímání dat mezi zařízeními.

Klíčové vlastnosti:

Na rozdíl od složitějších protokolů, jako je CAN nebo I²C, UART nepotřebuje hodinový signál. Místo toho se obě zařízení dohodnou na přenosová rychlost (bitová rychlost) předem.

Jak funguje UART uvnitř elektrokola

V typickém elektrokole nebo nákladním elektrokole se UART používá pro. komunikace bod-bod mezi klíčovými elektronickými součástmi:

• Řídicí jednotka motoru ↔️ Displej
• Systém správy baterií (BMS) ↔️ Controller
• Displej ↔️ Snímač plynu nebo PAS
• Modul Bluetooth ↔️ Controller

Zde je zjednodušené schéma použití UART v nákladním elektrokole s předním plněním:

Každé připojení UART je obvykle vyhrazené stránky - žádné sdílení jako v autobusech CAN. Tato jednoduchost je ideální pro vestavné systémy s menším počtem uzlů a nízkými nároky na napájení.

Proč UART? Klíčové výhody pro systémy E-Bike

Zatímco moderní komunikační protokoly, jako je CAN (Controller Area Network), získávají stále větší oblibu, UART zůstává dominantní v konstrukcích elektrokol nižší až střední třídy - a to z dobrého důvodu:

✅ Jednoduchost a nízké náklady

UART nepotřebuje žádné další taktovací linky, žádné složité řídicí obvody a minimální softwarovou režii. To je ideální pro modely citlivé na cenu nebo minimalistické nákladní bicykly.

✅ Kompatibilita

Mnoho starších a cenově výhodných komponent - zejména v motorech a displejích asijsko-pacifického původu - je standardně vybaveno rozhraním UART. Je to de facto standard v rozbočovačích a středových jednotkách od společností jako Bafang (varianty UART), Ananda a Tongsheng.

✅ Snadné ladění

Pomocí převodníku USB-TTL a nástrojů s otevřeným zdrojovým kódem, jako je např. Sériový monitor nebo PuTTY - což u sběrnic CAN nebo LIN není snadné.

UART vs CAN vs I²C: rychlé srovnání

V praxi:

• UART je nejčastěji používán u spotřebních elektrokol a nákladních kol.
• CAN se používá ve špičkových systémech nebo systémech pro vozový park (např. komerční systémy Bosch, Shimano STEPS).
• I²C se obvykle omezuje na komunikaci uvnitř PCB.

Případy použití UART v nákladních elektrokolech: Příklady z reálného světa

1. Displej ↔️ Řídicí jednotka

Většina základních displejů pro elektrokola - například Bafang 500C, C965 nebo SW102 - používá UART pro přenos rychlosti, režimu, napětí baterie a chybových kódů. Společnost Regen spolupracovala s mnoha klienty na tom, aby přizpůsobení uživatelského rozhraní displeje prostřednictvím sekvencí příkazů UART.

2. Modul Bluetooth nebo IoT ↔️ Controller

Pokud chcete dodatečně instalovat vzdálenou diagnostiku nebo GPS tracker, mnoho modulů Bluetooth UART (např. HC-05, HM-10) může s řídicí jednotkou komunikovat prostřednictvím TX/RX, což umožňuje zadávání základních příkazů a hlášení dat.

3. Testování a aktualizace firmwaru

UART se běžně používá pro flashování firmwaru ovladačů a displejů. Během testování před odesláním se technici kontroly kvality společnosti Regen často připojují k portu UART řídicí jednotky a zaznamenávají reakce motoru a snímače.

Omezení a úvahy

Navzdory svým silným stránkám má UART několik technických omezení, která je třeba vzít v úvahu, zejména u velkých nebo nákladních elektrokol:

❌ Žádná možnost sběrnice

K jedné lince nelze připojit více zařízení. To omezuje škálovatelnost složitějších systémů s GPS, inteligentními zámky, osvětlovacími systémy atd.

❌ Bez opravy chyb

Základní UART neobsahuje CRC ani kontrolní součet. Při šumu nebo ztrátě paketů může dojít ke zkreslení zpráv. Někteří výrobci přidávají vlastní metody kontrolního součtu, ale není to nativní metoda.

❌ Přenosová rychlost musí odpovídat

Nesoulad v nastavení přenosové rychlosti může vést k úplnému selhání komunikace - zejména při dodatečných upgradech nebo výměnách dílů.

Tip od Regen: Při výměně displejů nebo řadičů třetích stran vždy ověřte specifikace UART - zejména u nákladních kol s delšími kabely, které jsou náchylnější k rušení.

Bezpečnost, dodržování předpisů a průmyslové normy

UART je technický protokol, jehož správná implementace může ovlivnit bezpečnost a dodržování předpisů. Například:

• EN 15194:2017 (norma EU pro EPAC) vyžaduje spolehlivou komunikaci a detekci chyb.
• Shoda s CE kontroluje EMI (elektromagnetické rušení), které může ovlivnit stabilitu UART.
• EN 50604-1:2016 (standard pro bateriové BMS) doporučuje, aby digitální komunikační linky byly stíněné, uzemněné a řádně zakončené.

Regen se těmito doporučeními řídí ve všech Konfigurace OEM. V nákladních kolech s vysokým výkonem používaných pro logistiku často doporučujeme modernizovat kabely UART na stíněné varianty a používat konektory s blokovacími mechanismy (např. vodotěsné zástrčky Higo), aby se zabránilo náhodnému odpojení.

Kdy zvolit UART - a kdy ne

Ve společnosti Regen pomáháme klientům rozhodnout se mezi systémy UART, CAN a hybridními systémy na základě jejich potřeb. scénář použití, úroveň produktua dlouhodobá strategie údržby.

Co bude dál? Vzestup hybridní komunikace v elektrokolech

Přestože UART zůstává populární, pozorujeme posun:

• Dvouprotokolové řadiče: Některé řadiče Bafang podporují UART i CAN, což výrobcům OEM poskytuje flexibilitu při upgradech.
• Chytré displeje: Jednotky jako DP-C245 nyní podporují můstky UART-to-BLE, což umožňuje integraci aplikací při zachování staršího zapojení.
• Emulace CAN-over-UART: Experimentální nastavení umožňují základní multiplexování přes UART - ideální pro základní IoT v nákladních flotilách.

Ve společnosti Regen již pracujeme s klienty na. Nákladní kola integrovaná do sběrnice CAN se zpětnou vazbou UART - kombinuje jednoduchost a škálovatelnost.

Pouze 20 minimálních objednávkových kol pro začátek

Přizpůsobitelné nákladní elektrokolo - RS01

Ať už jste rostoucí značka nebo místní obchod, naše těžká nákladní kola jsou vaší vstupenkou do prosperujícího světa ekologického doručování. Pojďme na to!

Žádost o cenovou nabídku

Závěrečné myšlenky: UART stále pohání každodenní elektrokolo

Navzdory svému stáří, UART zdaleka není zastaralý. Stále pohání miliony elektrokol a nákladních kol - od základních rodinných kol pro dojíždění do práce až po užitková kola ve městech, jako je Berlín nebo Amsterdam.

Porozumění UART pomáhá inženýrům, nákupčím OEM a správcům vozových parků:

• Navrhování lepších systémů
• Vyhněte se nákladným chybám kompatibility
• Přizpůsobení funkcí pro koncové uživatele

Ať už stavíte své první nákladní kolo, nebo spravujete flotilu 500 kol, společnost Regen vám pomůže vybrat správnou komunikační páteř.

Referenční seznam

• Bafang Electric. (2024). Příručky systému Bafang. https://www.bafang-e.com
• EN 15194:2017. Jízdní kola - Jízdní kola s elektrickým pohonem - EPAC Bicycles. CEN.
• EN 50604-1:2016. Sekundární lithiové baterie pro lehká elektrická vozidla. IEC.
• STMicroelectronics. (2022). Základy komunikace UART. https://www.st.com
• TI. (2021). Asynchronní sériová komunikace (UART). Texas Instruments.
• Systémy Bosch eBike. (2024). Technický přehled: Komunikační protokoly v elektronických kolech. Bosch Mobility.