Forståelse af UART i elcykler: Hvordan simpel seriel kommunikation driver din cykel

I elcyklernes og ladcyklernes verden handler kommunikation ikke kun om Bluetooth eller apps - det handler om, hvordan forskellige komponenter "taler" med hinanden inde i køretøjet. En af de mest almindelige og afgørende kommunikationsprotokoller er UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter).

På RegenVi mener, at det at forstå, hvordan protokoller som UART fungerer, ikke kun hjælper vores ingeniører, men også flådeadministratorer, B2B-indkøbere og OEM-partnere med at træffe bedre beslutninger - uanset om du integrerer et nyt display, fejlsøger en controller eller tilpasser dit eget ladcykelsystem.

I denne artikel gennemgår vi det:

• Hvad UART er, og hvordan den fungerer
• Dens rolle i elektriske systemer til elcykler
• UART vs. andre kommunikationsprotokoller
• Eksempler på anvendelse i elcykler og ladcykler
• Begrænsninger, sikkerhedsovervejelser og overholdelse

Lad os afkode denne vigtige - men ofte oversete - kommunikationsprotokol.

Hvis du vil vide, hvad kommunikationsprotokoller er, skal du tjekke vores : E-Protokoller til cykelkommunikation: En komplet guide til ingeniører og købere

Hvad er UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)?

UART står for Universel asynkron modtager/sender - en hardwarebaseret protokol til seriel kommunikation. Det er en af de ældste og enkleste måder at sende og modtage data på mellem enheder.

Vigtige egenskaber:

I modsætning til mere komplekse protokoller som CAN eller I²C har UART ikke brug for et clocksignal. I stedet bliver begge enheder enige om baud-hastighed (bithastighed) på forhånd.

Sådan fungerer UART inde i en elcykel

I en typisk elcykel eller ladcykel bruges UART til Punkt-til-punkt-kommunikation mellem vigtige elektroniske komponenter:

• Motorstyring ↔️ Display
• Batteristyringssystem (BMS) ↔️ Controller
• Vis ↔️ Gasspjæld eller PAS-sensor
• Bluetooth-modul ↔️ Controller

Her er et forenklet diagram over brugen af UART i en frontladende elcykel:

Hver UART-forbindelse er normalt dedikeret - ingen deling som i CAN-busser. Denne enkelhed er ideel til indlejrede systemer med færre knudepunkter og lave strømkrav.

Hvorfor UART? Vigtige fordele for elcykelsystemer

Mens moderne kommunikationsprotokoller som CAN (Controller Area Network) vinder frem, er UART stadig dominerende i lav- og mellemklassedesigns til elcykler - og med god grund:

✅ Enkelhed og lave omkostninger

UART behøver ingen ekstra clocklinjer, ingen komplekse controller-IC'er og minimalt software-overhead. Det er perfekt til omkostningsfølsomme modeller eller minimalistiske ladcykler.

✅ Kompatibilitet

Mange ældre og budgetvenlige komponenter - især i motorer og skærme fra Asien og Stillehavsområdet - bruger som standard UART. Det er en de facto-standard i hubs og mid-drives fra virksomheder som Bafang (UART-varianter), Ananda og Tongsheng.

✅ Nem fejlfinding

Du kan nemt "lytte med" på UART-linjerne med en USB-til-TTL-konverter og open source-værktøjer som Seriel skærm eller PuTTY - noget, der ikke er let at gøre med CAN- eller LIN-busser.

UART vs CAN vs I²C: En hurtig sammenligning

I praksis:

• UART er mest almindelig i elcykler og ladcykler på forbrugerniveau.
• CAN bruges i avancerede systemer eller flådesystemer (f.eks. Bosch, Shimano STEPS kommercielle systemer).
• I²C er normalt begrænset til intra-PCB-kommunikation.

UART-brugsscenarier i el-lastcykler: Eksempler fra den virkelige verden

1. Vis ↔️ Controller

De fleste grundlæggende elcykelskærme - som Bafang 500C, C965 eller SW102 - bruger UART til at kommunikere hastighed, tilstand, batterispænding og fejlkoder. Regen har arbejdet med flere kunder for at Tilpas skærmens brugergrænseflade gennem UART-kommandosekvenser.

2. Bluetooth- eller IoT-modul ↔️ Controller

Hvis du ønsker at eftermontere fjerndiagnostik eller en GPS-tracker, kan mange Bluetooth UART-moduler (f.eks. HC-05, HM-10) kommunikere med controlleren via TX/RX, hvilket giver mulighed for grundlæggende kommandoer og datarapportering.

3. Test og opdateringer af firmware

UART bruges ofte til Firmware-blinkning af controllere og displays. Under test før afsendelse opretter Regen's QA-ingeniører ofte forbindelse til controllerens UART-port for at logge motor- og sensorresponser.

Begrænsninger og overvejelser

På trods af sine styrker har UART flere tekniske begrænsninger, der skal tages i betragtning, især i store eller kommercielle elcykler:

❌ Ingen buskapacitet

Du kan ikke tilslutte flere enheder på samme linje. Det begrænser skalerbarheden i mere komplekse systemer med GPS, intelligente låse, belysningssystemer osv.

❌ Ingen fejlkorrektion

Basic UART inkluderer ikke CRC eller checksum. Hvis der er støj eller pakketab, kan beskeder blive forvrængede. Nogle leverandører tilføjer proprietære checksum-metoder, men det er ikke indbygget.

❌ Baud-frekvensen skal matche

Uoverensstemmelser i baud rate-indstillingerne kan føre til totalt kommunikationssvigt - især under eftermarkedsopgraderinger eller udskiftning af dele.

Tip fra Regen: Bekræft altid UART-specifikationerne, når du udskifter tredjepartsskærme eller controllere - især på ladcykler med længere kabelstrækninger, som er mere modtagelige for interferens.

Sikkerhed, overholdelse og industristandarder

Selv om UART er en teknisk protokol, kan den korrekte implementering påvirke sikkerhed og compliance. For eksempel:

• EN 15194:2017 (EU-standard for EPAC'er) kræver pålidelig power-assist-kommunikation og fejlregistrering.
• CE-overensstemmelse tjekker for EMI (elektromagnetisk interferens), som kan påvirke UART-stabiliteten.
• EN 50604-1:2016 (batteri-BMS-standard) anbefaler, at digitale kommunikationslinjer afskærmes, jordes og afsluttes korrekt.

Regen følger disse anbefalinger i alle OEM-konfigurationer. I ladcykler med høj effekt, der bruges til logistik, anbefaler vi ofte at opgradere UART-kabler til skærmede varianter og bruge stik med låsemekanismer (f.eks. vandtætte Higo-stik) for at forhindre utilsigtede afbrydelser.

Hvornår skal man vælge UART - og hvornår skal man ikke?

Hos Regen hjælper vi kunderne med at vælge mellem UART-, CAN- og hybridsystemer baseret på deres brugsscenarie, Produktniveau, og Langsigtet vedligeholdelsesstrategi.

Hvad bliver det næste? Fremkomsten af hybridkommunikation i elcykler

Selv om UART stadig er populær, ser vi et skift:

• Controllere med to protokoller: Nogle Bafang-controllere understøtter både UART og CAN, hvilket giver OEM'erne fleksibilitet i forbindelse med opgraderinger.
• Smarte skærme: Enheder som DP-C245 understøtter nu UART-til-BLE-broer, hvilket muliggør app-integration, samtidig med at ældre ledninger bevares.
• CAN-over-UART-emulering: Eksperimentelle opsætninger tillader grundlæggende multiplexing over UART - ideelt til IoT på begynderniveau i fragtflåder.

Hos Regen arbejder vi allerede med kunder om CAN-integrerede ladcykler med UART fallback - der kombinerer enkelhed med skalerbarhed.

Kun 20 MOQ-cykler for at komme i gang

Tilpasset el-ladcykel - RS01

Uanset om du er et voksende brand eller en lokal butik, er vores kraftige ladcykler din billet til den blomstrende verden af miljøvenlig levering. Lad os køre!

Anmod om et tilbud

De sidste tanker: UART driver stadig hverdagens elcykel

På trods af sin alder, UART er langt fra forældet. Den driver fortsat millioner af elcykler og ladcykler - fra pendlercykler til familier til brugscykler i byer som Berlin og Amsterdam.

At forstå UART hjælper både ingeniører, OEM-købere og flådeadministratorer:

• Design bedre systemer
• Undgå dyre kompatibilitetsfejl
• Tilpas funktioner til deres slutbrugere

Uanset om du bygger din første ladcykel eller administrerer en flåde på 500 cykler, er Regen her for at hjælpe dig med at vælge den rigtige kommunikationsbackbone.

Referenceliste

• Bafang Electric. (2024). Manualer til Bafang-systemet. https://www.bafang-e.com
• EN 15194:2017. Cykler - Cykler med elektrisk hjælpemiddel - EPAC Bicycles. CEN.
• EN 50604-1:2016. Sekundære litiumbatterier til lette elbiler. IEC.
• STMicroelectronics. (2022). Grundlæggende om UART-kommunikation. https://www.st.com
• TI. (2021). Asynkron seriel kommunikation (UART). Texas Instruments.
• Bosch eBike Systems. (2024). Teknisk oversigt: Kommunikationsprotokoller i elcykler. Bosch Mobilitet.