Az UART megértése az e-kerékpárokban: Hogyan hajtja meg az egyszerű soros kommunikáció az utazást?

Az e-kerékpárok és teherbiciklik világában a kommunikáció nem csak a Bluetooth-ról vagy az alkalmazásokról szól - hanem arról is, hogy a különböző alkatrészek hogyan "beszélgetnek" egymással a járművön belül. Az egyik legelterjedtebb és legfontosabb kommunikációs protokoll a UART (univerzális aszinkron vevő/továbbító).

A Regen, hisszük, hogy az olyan protokollok, mint az UART működésének megértése nemcsak a mérnökeinknek, hanem a flottakezelőknek, a B2B vásárlóknak és az OEM-partnereknek is segít jobb döntéseket hozni - akár egy új kijelző integrálásáról, egy vezérlő hibakereséséről vagy saját teherbicikli-rendszerének testre szabásáról van szó.

Ebben a cikkben lebontjuk:

• Mi az UART és hogyan működik
• Szerepe az e-kerékpár elektromos rendszereiben
• UART vs. más kommunikációs protokollok
• Alkalmazási példák e-kerékpárok és teherbringák esetében
• Korlátozások, biztonsági megfontolások és megfelelés

Fejtsük meg ezt az alapvető - de gyakran figyelmen kívül hagyott - kommunikációs protokollt.

Ha szeretné megtudni, hogy mi a kommunikációs protokollok , nézze meg a : E-Kerékpáros kommunikációs protokollok: A Complete Guide for Engineers and Buyers (Teljes útmutató mérnököknek és vásárlóknak)

Mi a UART (univerzális aszinkron vevő/továbbító)?

UART jelentése Univerzális aszinkron vevőkészülék/adóegység - hardveralapú protokoll a soros kommunikációhoz. Ez az egyik legrégebbi és legegyszerűbb módja az eszközök közötti adatküldésnek és -fogadásnak.

Főbb jellemzők:

Az olyan összetettebb protokollokkal ellentétben, mint a CAN vagy az I²C, az UART-nak nincs szüksége órajelre. Ehelyett mindkét eszköz megegyezik a baud-ráta (bitsebesség) előre.

Hogyan működik az UART egy E-Bike belsejében

Egy tipikus e-kerékpárban vagy teher e-kerékpárban az UART a következőkre szolgál pont-pont kommunikáció a kulcsfontosságú elektronikus alkatrészek között:

• Motorvezérlő ↔️ kijelző
• Akkumulátor-kezelő rendszer (BMS) ↔️ vezérlő
• Kijelző ↔️ Gázpedál vagy PAS-érzékelő
• Bluetooth modul ↔️ vezérlő

Íme egy egyszerűsített ábra az UART használatáról egy elölről tölthető teherbírású e-bike-ban:

Minden UART-kapcsolat általában dedikált - nincs megosztás, mint a CAN-buszoknál. Ez az egyszerűség ideális a kevesebb csomóponttal és alacsony energiaigényű beágyazott rendszerekhez.

Miért az UART? Legfontosabb előnyök az e-kerékpár rendszerek számára

Míg a modern kommunikációs protokollok, mint például a CAN (Controller Area Network) egyre nagyobb teret hódítanak, az UART továbbra is domináns az alacsony és közepes kategóriájú e-bike-konstrukciókban - és ennek jó oka van:

✅ Egyszerűség és alacsony költségek

Az UART-nak nincs szüksége további órajelvonalakra, nincs szükség bonyolult vezérlő IC-kre, és minimális szoftveres többletköltségre. Ez tökéletes a költségérzékeny modellek vagy minimalista teherbiciklik számára.

✅ Kompatibilitás

Sok örökölt és költséghatékony komponens - különösen az ázsiai-csendes-óceáni eredetű motorok és kijelzők - alapértelmezés szerint UART-ot használ. Ez egy de facto szabvány a hubokban és a közepes meghajtókban olyan cégektől, mint a Bafang (UART változatok), az Ananda és a Tongsheng.

✅ Könnyű hibakeresés

Egyszerűen "lehallgathatja" az UART vonalakat egy USB-TTL átalakítóval és olyan nyílt forráskódú eszközökkel, mint a Soros monitor vagy PuTTY - ami a CAN- vagy LIN-buszok esetében nem könnyű.

UART vs CAN vs I²C: gyors összehasonlítás

A gyakorlatban:

• Az UART leginkább a fogyasztói szintű e-kerékpárokban és a teherbringákban terjedt el.
• A CAN-t a csúcskategóriás vagy flottaszintű rendszerekben használják (pl. Bosch, Shimano STEPS kereskedelmi rendszerek).
• Az I²C általában a NYÁK-on belüli kommunikációra korlátozódik.

UART felhasználási esetek a Cargo E-Bike-okban: Valós világbeli példák

1. Megjelenítés ↔️ vezérlő

A legtöbb alapvető e-bike kijelző - mint például a Bafang 500C, C965 vagy SW102 - UART-ot használ a sebesség, üzemmód, akkumulátorfeszültség és hibakódok közlésére. Az Regen több ügyféllel dolgozott együtt a következő területeken a kijelző felhasználói felületének testreszabása UART parancssorozatokon keresztül.

2. Bluetooth vagy IoT modul ↔️ vezérlő

Ha távoli diagnosztikát vagy GPS-követőt szeretne utólagosan felszerelni, számos Bluetooth UART modul (pl. HC-05, HM-10) TX/RX-en keresztül kapcsolódhat a vezérlőhöz, lehetővé téve az alapvető parancsokat és adatjelentést.

3. Tesztelés és firmware frissítések

Az UART-ot általában a következőkre használják firmware villogás vezérlők és kijelzők. A szállítás előtti tesztelés során az Regen minőségbiztosítási mérnökei gyakran csatlakoznak a vezérlő UART-portjához, hogy naplózzák a motor és az érzékelők reakcióit.

Korlátozások és megfontolások

Erősségei ellenére az UART-nak számos technikai korlátot kell figyelembe vennie, különösen a nagyméretű vagy kereskedelmi minőségű teherszállító e-kerékpárok esetében:

❌ Nincs buszképesség

Nem csatlakoztathat több eszközt ugyanazon a vonalon. Ez korlátozza a skálázhatóságot a GPS-t, intelligens zárakat, világítási rendszereket stb. tartalmazó összetettebb rendszerekben.

❌ Nincs hibajavítás

Az alap UART nem tartalmaz CRC-t vagy ellenőrző összeget. Zaj vagy csomagvesztés esetén az üzenetek zavarosak lehetnek. Egyes gyártók saját ellenőrzőösszeg-módszereket adnak hozzá, de ez nem natív.

❌ Baud Rate Must Match

A baud-ráta beállítások eltérése a kommunikáció teljes meghibásodásához vezethet - különösen az utólagos frissítések vagy alkatrészcserék során.

Tipp az Regen-től: Mindig ellenőrizze az UART specifikációkat, ha harmadik féltől származó kijelzőket vagy vezérlőket cserél - különösen a hosszabb kábelekkel rendelkező teherbringákon, amelyek érzékenyebbek az interferenciára.

Biztonság, megfelelés és ipari szabványok

Bár az UART egy technikai protokoll, a helyes megvalósítás hatással lehet a biztonság és megfelelés. Például:

• EN 15194:2017 (az EPAC-okra vonatkozó uniós szabvány) megbízható teljesítménysegítő kommunikációt és hibaérzékelést ír elő.
• CE-megfelelőség ellenőrzi az EMI-t (elektromágneses interferencia), amely befolyásolhatja az UART stabilitását.
• EN 50604-1:2016 (akkumulátor BMS-szabvány) azt javasolja, hogy a digitális kommunikációs vonalakat árnyékolva, földelve és megfelelően lezárva legyenek.

Az Regen ezeket az ajánlásokat követi minden OEM konfigurációk. A logisztikában használt nagy teljesítményű teherbicikliknél gyakran javasoljuk az UART-kábelek árnyékolt változatokra való átállítását és a csatlakozók reteszelő mechanizmusokkal (pl. Higo vízálló dugók) a véletlen lecsatlakozások elkerülése érdekében.

Mikor válasszuk az UART-ot - és mikor ne válasszuk

Az Regen-nél segítünk ügyfeleinknek dönteni az UART, CAN és hibrid rendszerek között a következők alapján használati forgatókönyv, termékszint, és hosszú távú karbantartási stratégia.

Mi a következő lépés? A hibrid kommunikáció felemelkedése az e-kerékpárokban

Bár az UART továbbra is népszerű, mégis változást tapasztalunk:

• Kettős protokollú vezérlők: Egyes Bafang vezérlők támogatják az UART és a CAN kapcsolatot is, így az OEM-ek rugalmasan alkalmazhatók a frissítések során.
• Intelligens kijelzők: Az olyan egységek, mint a DP-C245, mostantól támogatják az UART-BLE hidakat, lehetővé téve az alkalmazásintegrációt a régi vezetékek megtartása mellett.
• CAN-over-UART emuláció: Kísérleti beállítások lehetővé teszik az alapvető multiplexelést az UART-on keresztül - ideális a belépő szintű IoT számára a teherflottákban.

Az Regen-nél már dolgozunk az ügyfelekkel a következő területeken CAN-integrált teherbiciklik UART tartalékkal - az egyszerűség és a skálázhatóság ötvözése.

Csak 20 MOQ kerékpár a kezdéshez

Testreszabható E-Cargo kerékpár - RS01

Akár egy növekvő márka, akár egy szomszédos üzlet, nagy teherbírású teherbiciklijeink jelentik az Ön belépőjegyét a környezetbarát szállítás virágzó világába. Induljunk!

Ajánlatkérés

Végső gondolatok: Az UART még mindig a mindennapi e-kerékpár meghajtója

A kora ellenére, Az UART messze nem elavult. Továbbra is több millió e- és teherbringát hajt - a belépő szintű családi ingázóktól a Berlinhez és Amszterdamhoz hasonló városokban használt kerékpárokig.

Az UART megértése segít a mérnököknek, az OEM-vásárlóknak és a flottakezelőknek egyaránt:

• Jobb rendszerek tervezése
• Kerülje el a költséges kompatibilitási hibákat
• Funkciók testreszabása a végfelhasználók számára

Akár az első teherbiciklijét építi, akár egy 500 kerékpáros flottát kezel, az Regen segít a megfelelő kommunikációs gerinchálózat kiválasztásában.

Hivatkozási lista

• Bafang Electric. (2024). Bafang rendszer kézikönyvek. https://www.bafang-e.com
• EN 15194:2017. Kerékpárok - Elektromos segédmotoros kerékpárok - EPAC Bicycles. CEN.
• EN 50604-1:2016. Másodlagos lítium akkumulátorok könnyű EV-khez. IEC.
• STMicroelectronics. (2022). UART kommunikáció alapjai. https://www.st.com
• TI. (2021). Aszinkron soros kommunikáció (UART). Texas Instruments.
• Bosch eBike Systems. (2024). Műszaki áttekintés: Kommunikációs protokollok az e-kerékpárokban. Bosch Mobility.