Comprendre l'UART dans les vélos électriques : Comment une simple communication série alimente votre vélo

Dans le monde des vélos électriques et des vélos-cargos, la communication n'est pas seulement une question de Bluetooth ou d'applications - il s'agit de la façon dont les différents composants "parlent" les uns avec les autres à l'intérieur du véhicule. L'un des protocoles de communication les plus courants et les plus importants est le protocole UART (récepteur/émetteur asynchrone universel).

À RegenNous pensons que la compréhension du fonctionnement de protocoles tels que UART aide non seulement nos ingénieurs, mais aussi les gestionnaires de flotte, les acheteurs B2B et les partenaires OEM à prendre de meilleures décisions, qu'il s'agisse d'intégrer un nouvel écran, de déboguer un contrôleur ou de personnaliser votre propre système de vélo-cargo.

Dans cet article, nous allons faire le point sur la question :

• Qu'est-ce que l'UART et comment fonctionne-t-il ?
• Son rôle dans les systèmes électriques des vélos électriques
• UART par rapport à d'autres protocoles de communication
• Exemples d'application pour les vélos électriques et les vélos-cargos
• Limites, considérations de sécurité et conformité

Décodons ce protocole de communication essentiel, mais souvent négligé.

Pour savoir ce que sont les protocoles de communication, consultez notre : E-Protocoles de communication pour vélos : Un guide complet pour les ingénieurs et les acheteurs

Qu'est-ce que UART (récepteur/émetteur asynchrone universel)?

UART signifie Récepteur/émetteur asynchrone universel - un protocole basé sur le matériel pour la communication en série. C'est l'un des moyens les plus anciens et les plus simples d'envoyer et de recevoir des données entre des appareils.

Caractéristiques principales :

Contrairement à des protocoles plus complexes comme CAN ou I²C, UART n'a pas besoin d'un signal d'horloge. Au lieu de cela, les deux appareils se mettent d'accord sur le signal d'horloge. vitesse de transmission (vitesse du bit) au préalable.

Comment fonctionne l'UART à l'intérieur d'un vélo électrique

Dans un vélo électrique typique ou un vélo électrique cargo, l'UART est utilisé pour communication point à point entre les principaux composants électroniques :

• Contrôleur de moteur ↔️ Affichage
• Système de gestion de la batterie (BMS) ↔️ Contrôleur
• Affichage ↔️ Capteur d'accélérateur ou de PAS
• Module Bluetooth ↔️ Contrôleur

Voici un schéma simplifié de l'utilisation de l'UART dans un vélo électrique à chargement frontal :

Chaque connexion UART est généralement dédié - pas de partage comme dans les bus CAN. Cette simplicité est idéale pour les systèmes embarqués comportant moins de nœuds et exigeant peu de puissance.

Pourquoi UART ? Principaux avantages pour les systèmes de vélos électriques

Alors que les protocoles de communication modernes tels que CAN (Controller Area Network) gagnent du terrain, UART reste dominant dans les conceptions de vélos électriques d'entrée et de milieu de gamme, et ce pour de bonnes raisons :

Simplicité et faible coût

L'UART ne nécessite pas de lignes d'horloge supplémentaires, ni de circuits intégrés de contrôle complexes, ni de surcharge logicielle minimale. C'est parfait pour les modèles sensibles au coût ou les vélos cargo minimalistes.

✅ Compatibilité

De nombreux composants anciens et économiques - en particulier les moteurs et les écrans provenant de la région Asie-Pacifique - utilisent par défaut le protocole UART. Il s'agit d'une norme de facto dans les hubs et les mid-drives de sociétés telles que Bafang (variantes UART), Ananda et Tongsheng.

Débogage facile

Vous pouvez facilement "écouter" les lignes UART à l'aide d'un convertisseur USB-to-TTL et d'outils open-source tels que Moniteur série ou PuTTY - ce qui n'est pas facile à faire avec les bus CAN ou LIN.

UART vs CAN vs I²C : une comparaison rapide

En pratique :

• L'UART est le plus courant dans les vélos électriques et les vélos-cargos grand public.
• CAN est utilisé dans les systèmes haut de gamme ou les systèmes de flotte (par exemple, les systèmes commerciaux STEPS de Bosch et Shimano).
• I²C est généralement limité à la communication intra-PCB.

Cas d'utilisation de l'UART dans les vélos électriques de transport : Exemples réels

1. Afficheur ↔️ Contrôleur

La plupart des afficheurs de vélos électriques de base - tels que Bafang 500C, C965 ou SW102 - utilisent UART pour communiquer la vitesse, le mode, la tension de la batterie et les codes d'erreur. Regen a travaillé avec de nombreux clients pour personnaliser l'interface utilisateur par le biais de séquences de commandes UART.

2. Module Bluetooth ou IoT ↔️ Contrôleur

Si vous souhaitez installer des diagnostics à distance ou un traceur GPS, de nombreux modules Bluetooth UART (par exemple HC-05, HM-10) peuvent s'interfacer avec le contrôleur via TX/RX, ce qui permet d'effectuer des commandes de base et d'établir des rapports de données.

3. Tests et mises à jour des microprogrammes

L'UART est généralement utilisé pour clignotement du micrologiciel de contrôleurs et d'écrans. Lors des tests préalables à l'expédition, les ingénieurs AQ de Regen se connectent souvent au port UART du contrôleur pour enregistrer les réponses du moteur et du capteur.

Limites et considérations

Malgré ses atouts, l'UART a plusieurs limites techniques à prendre en compte, en particulier pour les vélos électriques de grande taille ou les vélos cargo de qualité commerciale :

❌ Pas de capacité de bus

Il n'est pas possible de connecter plusieurs appareils sur la même ligne. Cela limite l'évolutivité des systèmes plus complexes avec GPS, serrures intelligentes, systèmes d'éclairage, etc.

❌ Pas de correction d'erreur

L'UART de base ne comprend pas de CRC ou de somme de contrôle. En cas de bruit ou de perte de paquets, les messages peuvent être brouillés. Certains fournisseurs ajoutent des méthodes propriétaires de somme de contrôle, mais ce n'est pas une méthode native.

❌ La vitesse de transmission doit correspondre

Un mauvais réglage de la vitesse de transmission peut entraîner une défaillance totale de la communication, en particulier lors des mises à jour ou des remplacements de pièces.

Conseil de Regen : Vérifiez toujours les spécifications UART lorsque vous échangez des écrans ou des contrôleurs tiers, en particulier sur les vélos cargo dotés de câbles plus longs, qui sont plus sensibles aux interférences.

Sécurité, conformité et normes industrielles

Bien que l'UART soit un protocole technique, sa mise en œuvre correcte peut avoir une incidence sur les aspects suivants sécurité et conformité. Par exemple :

• EN 15194:2017 (norme européenne pour les EPAC) exige une communication et une détection d'erreur fiables pour l'assistance électrique.
• Conformité CE vérifie la présence d'EMI (interférences électromagnétiques) qui peuvent affecter la stabilité de l'UART.
• EN 50604-1:2016 (norme de gestion des batteries) recommande que les lignes de communication numériques soient blindées, mises à la terre et correctement terminées.

Regen suit ces recommandations dans tous les Configurations OEM. Dans les vélos cargo à haute puissance utilisés pour la logistique, nous recommandons souvent de remplacer les câbles UART par des variantes blindées et d'utiliser des câbles UART à haute puissance. connecteurs avec mécanismes de verrouillage (par exemple, les fiches étanches Higo) pour éviter les déconnexions accidentelles.

Quand choisir UART - et quand ne pas le faire

Chez Regen, nous aidons nos clients à choisir entre UART, CAN et les systèmes hybrides en fonction de leurs besoins. scénario d'utilisation, niveau de produit, et stratégie de maintenance à long terme.

Que se passera-t-il ensuite ? L'essor de la communication hybride dans les vélos électriques

Bien que l'UART reste populaire, nous assistons à un changement :

• Contrôleurs à double protocole: Certains contrôleurs Bafang supportent à la fois UART et CAN, ce qui donne aux OEM une certaine flexibilité lors des mises à jour.
• Écrans intelligents: Les appareils tels que le DP-C245 prennent désormais en charge les ponts UART vers BLE, permettant l'intégration d'applications tout en conservant le câblage existant.
• Emulation CAN-over-UART: Les configurations expérimentales permettent un multiplexage de base sur UART - idéal pour l'IoT d'entrée de gamme dans les flottes de fret.

Chez Regen, nous travaillons déjà avec des clients sur Vélos cargo intégrés au réseau CAN avec fonction de secours UART - combinant simplicité et évolutivité.

Seulement 20 vélos MOQ pour commencer

Vélo cargo électrique personnalisable - RS01

Que vous soyez une marque en pleine croissance ou un commerce de proximité, nos vélos cargo robustes vous permettent d'accéder au monde en plein essor de la livraison écologique. C'est parti !

Demander un devis

Dernières réflexions : L'UART alimente toujours le vélo électrique de tous les jours

Malgré son âge, L'UART est loin d'être obsolète. Il continue d'alimenter des millions de vélos électriques et de vélos-cargos, qu'il s'agisse de navettes familiales d'entrée de gamme ou de vélos utilitaires dans des villes comme Berlin et Amsterdam.

La compréhension de l'UART aide les ingénieurs, les acheteurs OEM et les gestionnaires de flotte à.. :

• Concevoir de meilleurs systèmes
• Éviter les erreurs de compatibilité coûteuses
• Personnaliser les fonctionnalités pour les utilisateurs finaux

Que vous construisiez votre premier vélo cargo ou que vous gériez une flotte de 500 vélos, Regen est là pour vous aider à choisir le bon réseau de communication.

Liste de référence

• Bafang Electric. (2024). Manuels sur le système Bafang. https://www.bafang-e.com
• EN 15194:2017. Cycles - Cycles à assistance électrique - EPAC Bicycles. CEN.
• EN 50604-1:2016. Batteries secondaires au lithium pour les véhicules électriques légers. CEI.
• STMicroelectronics. (2022). Principes de base de la communication UART. https://www.st.com
• TI. (2021). Communication série asynchrone (UART). Texas Instruments.
• Bosch eBike Systems. (2024). Aperçu technique : Protocoles de communication pour les vélos électriques. Bosch Mobility.