UART-i mõistmine e-jalgratastel: Kuidas lihtne jadakommunikatsioon toidab teie sõitu?

E- ja kaubaratturite maailmas ei ole kommunikatsioon seotud mitte ainult Bluetoothi või rakendustega, vaid ka sellega, kuidas erinevad komponendid sõiduki sees omavahel "räägivad". Üks kõige levinumaid ja olulisemaid kommunikatsiooniprotokolle on UART (universaalne asünkroonne vastuvõtja/saatja).

Kell Regenusume, et arusaamine sellest, kuidas sellised protokollid nagu UART töötavad, aitab mitte ainult meie inseneridel, vaid ka sõidukipargi juhtidel, B2B-ostjatel ja OEM-partneritel teha paremaid otsuseid - olgu tegemist siis uue ekraani integreerimise, kontrolleri silumise või omaenda kaubarattasüsteemi kohandamisega.

Selles artiklis analüüsime:

• Mis on UART ja kuidas see töötab
• Selle roll e-jalgratta elektrisüsteemides
• UART vs. muud sideprotokollid
• Näiteid e-jalgrataste ja kaubaratturite rakendustest
• Piirangud, ohutusega seotud kaalutlused ja nõuetele vastavus

Dekodeerime selle olulise, kuid sageli tähelepanuta jäetud suhtlusprotokolli.

Et teada saada, mis on sideprotokollid , vaadake meie : E-Jalgratta sideprotokollid: A Complete Guide for Engineers and Buyers: A Complete Guide for Engineers and Buyers

Mis on UART (universaalne asünkroonne vastuvõtja/saatja)?

UART tähistab Universaalne asünkroonne vastuvõtja/saatja - riistvarapõhine protokoll jadakommunikatsiooni jaoks. See on üks vanimaid ja lihtsamaid viise andmete saatmiseks ja vastuvõtmiseks seadmete vahel.

Peamised omadused:

Erinevalt keerukamatest protokollidest, nagu CAN või I²C, ei vaja UART taktsignaali. Selle asemel lepivad mõlemad seadmed kokku baadikiirus (bitikiirus) eelnevalt.

Kuidas UART töötab e-jalgratta sees

Tüüpilises e-jalgrattas või veoelektroonilises jalgrattas kasutatakse UARTi selleks, et punkt-punkt side peamiste elektrooniliste komponentide vahel:

• Mootori kontroller ↔️ Näidik
• Akujuhtimissüsteem (BMS) ↔️ kontroller
• Näidik ↔️ Gaasipedaali või PAS-andur
• Bluetooth-moodul ↔️ kontroller

Siin on lihtsustatud skeem UARTi kasutamisest eesmise laadimisega e-jalgrattas:

Iga UART-ühendus on tavaliselt spetsiaalne - ei mingit jagamist nagu CAN-bussides. Selline lihtsus on ideaalne vähemate sõlmedega ja väikese energiavajadusega manussüsteemide jaoks.

Miks UART? E-Bike süsteemide peamised eelised

Kuigi moodsad kommunikatsiooniprotokollid, nagu CAN (Controller Area Network), on üha enam levinud, on UART endiselt domineeriv madal- ja keskklassi e-jalgrattakujundustes - ja selleks on hea põhjus:

✅ Lihtsus ja madalad kulud

UART ei vaja täiendavaid taktiliine, ei vaja keerulisi kontroller-IC-sid ja minimaalset tarkvaralist koormust. See sobib ideaalselt kulutundlike mudelite või minimalistlike kaubaratturite jaoks.

✅ Ühilduvus

Paljud vanad ja odavad komponendid - eriti Aasiast ja Vaikse ookeani piirkonnast pärit mootorid ja kuvarid - kasutavad vaikimisi UARTi. See on de facto standard selliste firmade nagu Bafang (UART-variandid), Ananda ja Tongshengi nuppude ja keskkettaseadmete puhul.

✅ Lihtne silumine

Saate hõlpsasti "kuulata" UART-liine USB-to-TTL muunduri ja avatud lähtekoodiga tööriistadega nagu Seeriamonitor või PuTTY - mida ei ole lihtne teha CAN- või LIN-bussidega.

UART vs CAN vs I²C: kiire võrdlus

Praktikas:

• UART on kõige tavalisem tarbijatasandi e-jalgratastel ja kaubarattadel.
• CAN on kasutusel kõrgekvaliteedilistes või laevastiku tasemel süsteemides (nt Bosch, Shimano STEPS kommertssüsteemid).
• I²C piirdub tavaliselt PCB-sisese suhtlusega.

UART kasutusjuhtumid kaubaveo e-rattades: Näited tegelikust maailmast

1. Näita ↔️ Kontrolleri

Enamik põhilisi e-jalgratta näidikuid - näiteks Bafang 500C, C965 või SW102 - kasutavad kiiruse, režiimi, aku pinge ja veakoodide edastamiseks UARTi. Regen on teinud koostööd mitmete klientidega, et kohandada ekraani kasutajaliides läbi UART käskude jadade.

2. Bluetooth või IoT moodul ↔️ kontroller

Kui soovite paigaldada kaugdiagnostika või GPS-seireseadme, saavad paljud Bluetooth UART-moodulid (nt HC-05, HM-10) ühendada kontrolleriga TX/RX kaudu, võimaldades põhilisi käske ja andmete esitamist.

3. Testimine ja püsivara uuendused

UARTi kasutatakse tavaliselt püsivara väljalülitamine kontrollerid ja näidikud. Lähetamiseelse testimise ajal ühendavad Regen kvaliteeditagamise insenerid sageli kontrolleri UART-porti, et logida mootori ja andurite reaktsioonid.

Piirangud ja kaalutlused

Vaatamata oma tugevatele külgedele on UART-l mitmeid tehnilisi piiranguid, mida tuleb arvesse võtta, eriti suurte või kaubanduslikuks otstarbeks mõeldud veoelektrooniliste jalgrataste puhul:

❌ Bussiühendus puudub

Te ei saa ühendada mitut seadet samale liinile. See piirab skaleeritavust keerukamates süsteemides, kus on GPS, nutikad lukud, valgustussüsteemid jne.

❌ Veaparandus puudub

Basic UART ei sisalda CRC-d ega kontrollsummat. Kui esineb müra või paketikadu, võivad sõnumid muutuda segaseks. Mõned müüjad lisavad oma kontrollsumma meetodeid, kuid see ei ole algupärane.

❌ Baudikiirus peab vastama

Erinevus baadikiiruse seadetes võib põhjustada täielikku kommunikatsioonihäiret - eriti järelturu uuenduste või osade vahetamise ajal.

Vihje Regen-st: Kolmanda osapoole ekraanide või kontrollerite vahetamisel kontrollige alati UARTi spetsifikatsioone - eriti pikema kaablivõrguga kaubarattad, mis on häiretele vastuvõtlikumad.

Ohutus, vastavus ja tööstusstandardid

Kuigi UART on tehniline protokoll, võib selle õige rakendamine mõjutada ohutus ja nõuetele vastavus. Näiteks:

• EN 15194:2017 (EPACide ELi standard) nõuab usaldusväärset toitevahetust ja vea tuvastamist.
• CE-vastavus kontrollib elektromagnetilisi häireid (EMI), mis võivad mõjutada UARTi stabiilsust.
• EN 50604-1:2016 (aku BMS-standard) soovitab, et digitaalsed kommunikatsiooniliinid oleksid varjestatud, maandatud ja nõuetekohaselt lõpetatud.

Regen järgib neid soovitusi kõigis OEM-konfiguratsioonid. Logistikas kasutatavates suure võimsusega kaubarattades soovitame sageli UART-kaablid varjestada varjestatud variantideks ja kasutada lukustusmehhanismidega ühendused (nt Higo veekindlad pistikud), et vältida juhuslikku lahtiühendamist.

Millal valida UART - ja millal mitte

Regen aitab klientidel otsustada UART-, CAN- ja hübriidsüsteemide vahel, lähtudes nende vajadustest. kasutamisstsenaarium, tootetasandja pikaajaline hooldusstrateegia.

Mis saab edasi? Hübriidkommunikatsiooni esiletõus e-jalgratastel

Kuigi UART on endiselt populaarne, näeme muutust:

• Kahe protokolliga kontrollerid: Mõned Bafangi kontrollerid toetavad nii UART-i kui ka CAN-i, mis annab OEM-ettevõtjatele paindlikkust uuenduste tegemisel.
• Nutikad ekraanid: Seadmed nagu DP-C245 toetavad nüüd UART-BLE-sildasid, mis võimaldab rakenduste integreerimist, säilitades samal ajal olemasoleva juhtmestiku.
• CAN-over-UART emulatsioon: Eksperimentaalsed seadistused võimaldavad põhilist multipleksimist UART-i kaudu - ideaalne algtaseme asjade internetiühenduste jaoks kaubalaevastikes.

Regen töötab juba koos klientidega järgmistel teemadel CAN-integreeritud kaubarattad koos UART tagasilöögiga - ühendades lihtsuse ja skaleeritavuse.

Ainult 20 MOQ jalgratast, et alustada

Kohandatav E-Cargo Bike - RS01

Olenemata sellest, kas olete kasvav kaubamärk või naabruskonna kauplus, meie raskeveokite kaubarattad on teie pilet keskkonnasõbraliku tarnimise kasvavasse maailma. Rullime!

Pakkumise tellimine

Lõplikud mõtted: UART annab endiselt jõudu igapäevasele e-jalgrattale

Vaatamata oma vanusele, UART ei ole kaugeltki vananenud. See on jätkuvalt jõuallikaks miljonitele e-jalgratastele ja kaubarattadele - alates algtasemel pereratturitest kuni kommertsjalgratasteni sellistes linnades nagu Berliin ja Amsterdam.

UART-i mõistmine aitab inseneridel, OEM-ostjatel ja sõidukipargi juhtidel:

• Paremate süsteemide kavandamine
• Vältida kulukaid ühilduvusvigu
• Kohandada funktsioone oma lõppkasutajate jaoks

Olenemata sellest, kas te ehitate oma esimest kaubarattat või haldate 500 jalgrattapartiid, Regen aitab teil valida õige kommunikatsiooniriba.

Viiteluetelu

• Bafang Electric. (2024). Bafangi süsteemi käsiraamatud. https://www.bafang-e.com
• EN 15194:2017. Jalgrattad - Elektriliselt toetatud jalgrattad - EPAC Bicycles. CEN.
• EN 50604-1:2016. Sekundaarsed liitiumakud kergete elektriautode jaoks. IEC.
• STMicroelectronics. (2022). UART-side põhitõed. https://www.st.com
• TI. (2021). Asünkroonne jadaühendus (UART). Texas Instruments.
• Bosch eBike Systems. (2024). Tehniline ülevaade: Elektrooniliste jalgrataste kommunikatsiooniprotokollid. Bosch Mobility.