전기 자전거의 UART 이해: 간단한 직렬 통신으로 라이딩을 강화하는 방법

프레야
2025-07-11
용어집, 지식

전기 자전거와 카고 자전거의 세계에서 통신은 블루투스나 앱뿐만 아니라 차량 내부의 다양한 구성 요소가 서로 '대화'하는 방식에 관한 것입니다. 가장 일반적이고 중요한 통신 프로토콜 중 하나는 다음과 같습니다. UART(범용 비동기 수신기/송신기).

에서 RegenUART와 같은 프로토콜의 작동 방식을 이해하면 엔지니어뿐만 아니라 차량 관리자, B2B 구매자, OEM 파트너가 새로운 디스플레이 통합, 컨트롤러 디버깅, 자체 화물 자전거 시스템 커스터마이징 등 더 나은 결정을 내리는 데 도움이 된다고 믿습니다.

이 글에서 자세히 살펴보겠습니다:

UART의 정의와 작동 방식
전기 자전거 전기 시스템에서의 역할
UART와 다른 통신 프로토콜
전기 자전거 및 화물 자전거의 적용 사례
제한 사항, 안전 고려 사항 및 규정 준수

필수적이지만 종종 간과되는 이 통신 프로토콜을 해독해 보겠습니다.

통신 프로토콜이 무엇인지 알아보려면 을 확인하세요: E-자전거 통신 프로토콜: 엔지니어와 구매자를 위한 완벽한 가이드

무엇 UART(범용 비동기 수신기/송신기)?

UART 는 다음을 의미합니다. 범용 비동기 수신기/송신기 - 직렬 통신을 위한 하드웨어 기반 프로토콜입니다. 이는 장치 간에 데이터를 주고받는 가장 오래되고 간단한 방법 중 하나입니다.

주요 특징

속성	가치
유형	비동기 직렬 통신
배선	일반적으로 2개의 와이어(TX 및 RX), 때로는 GND 포함
방향	전이중(양방향 데이터 흐름)
데이터 형식	바이트 기반(8비트, 시작/정지/패리티 비트 옵션 추가)
속도(전송 속도)	전기 자전거에 일반적으로 사용되는 9600 - 115200bps

CAN이나 I²C와 같은 더 복잡한 프로토콜과 달리 UART는 클럭 신호가 필요하지 않습니다. 대신 두 장치는 전송 속도 (비트 속도)를 미리 설정하세요.

전기 자전거 내부에서 UART가 작동하는 방식

일반적인 전기 자전거 또는 화물 전기 자전거에서 UART는 다음 용도로 사용됩니다. 지점 간 커뮤니케이션 주요 전자 부품 사이를 연결합니다:

모터 컨트롤러 ↔️ 디스플레이
배터리 관리 시스템(BMS) ↔️ 컨트롤러
디스플레이 ↔️ 스로틀 또는 PAS 센서
블루투스 모듈 ↔️ 컨트롤러

다음은 프론트로딩 화물 전기 자전거에서 UART를 사용하는 단순화된 다이어그램입니다:

각 UART 연결은 일반적으로 전용 - CAN 버스와 같은 공유가 없습니다. 이러한 단순성은 노드 수가 적고 전력 수요가 적은 임베디드 시스템에 이상적입니다.

왜 UART인가? 전기 자전거 시스템의 주요 이점

CAN(컨트롤러 영역 네트워크)과 같은 최신 통신 프로토콜이 자리를 잡아가고 있지만, 중저가 전기자전거 설계에서는 여전히 UART가 지배적이며 그럴 만한 이유가 있습니다:

✅ 단순성 및 저렴한 비용

UART에는 추가 클럭 라인이나 복잡한 컨트롤러 IC가 필요하지 않으며 소프트웨어 오버헤드가 최소화됩니다. 따라서 비용에 민감한 모델이나 미니멀한 카고 바이크에 적합합니다.

✅ 호환성

특히 아시아 태평양 지역에서 공급되는 모터와 디스플레이의 경우 많은 레거시 및 예산 친화적인 부품이 기본적으로 UART를 사용합니다. 이는 Bafang(UART 변형), Ananda, Tongsheng과 같은 회사의 허브 및 미드 드라이브에서 사실상 표준으로 사용되고 있습니다.

✅ 간편한 디버깅

USB-to-TTL 변환기 및 다음과 같은 오픈 소스 도구를 사용하여 UART 라인에서 쉽게 "수신"할 수 있습니다. 직렬 모니터 또는 PuTTY - CAN이나 LIN 버스로는 쉽게 할 수 없는 작업입니다.

UART와 CAN, I²C: 간단한 비교

기능	UART	CAN	I²C
토폴로지	포인트 투 포인트	멀티노드(버스)	멀티 마스터(근거리)
속도	최대 1Mbps(일반적으로 더 낮음)	최대 1Mbps	최대 3.4Mbps
복잡성	낮음	중간-높음	Medium
신뢰성(노이즈)	Medium	높음	낮음-중간
메시지 프레이밍	수동(소프트웨어 정의)	ID 및 CRC 내장	간단한 주소 지정
전기 자전거에서 사용	레거시 및 저비용 시스템	프리미엄 및 상업용 차량	센서 및 배터리 모듈

실제로:

UART는 일반 소비자용 전기 자전거와 화물 자전거에 가장 많이 사용됩니다.
CAN은 하이엔드 또는 차량용 시스템(예: Bosch, 시마노 STEPS 상용 시스템)에 사용됩니다.
I²C는 일반적으로 PCB 내 통신에만 국한됩니다.

화물용 전기 자전거의 UART 사용 사례: 실제 사례

1. 디스플레이 ↔️ 컨트롤러

Bafang 500C, C965 또는 SW102와 같은 대부분의 기본 전기 자전거 디스플레이는 속도, 모드, 배터리 전압 및 오류 코드를 통신하기 위해 UART를 사용합니다. Regen는 여러 클라이언트와 협력하여 다음과 같은 기능을 제공합니다. 디스플레이 UI 사용자 지정 UART 명령 시퀀스를 통해

2. 블루투스 또는 IoT 모듈 ↔️ 컨트롤러

원격 진단 또는 GPS 트래커를 개조하려는 경우, 많은 블루투스 UART 모듈(예: HC-05, HM-10)이 TX/RX를 통해 컨트롤러와 인터페이스하여 기본 명령 및 데이터 보고를 할 수 있습니다.

3. 테스트 및 펌웨어 업데이트

UART는 일반적으로 다음과 같은 용도로 사용됩니다. 펌웨어 깜박임 컨트롤러와 디스플레이를 테스트합니다. 배송 전 테스트 중에 Regen의 QA 엔지니어는 종종 컨트롤러의 UART 포트에 연결하여 모터 및 센서 응답을 기록합니다.

제한 사항 및 고려 사항

이러한 장점에도 불구하고 UART는 특히 대형 또는 상용 등급의 화물용 전기 자전거에서 고려해야 할 몇 가지 기술적 한계가 있습니다:

❌ 버스 기능 없음

같은 회선에 여러 장치를 연결할 수 없습니다. 따라서 GPS, 스마트 잠금 장치, 조명 시스템 등이 있는 복잡한 시스템에서는 확장성이 제한됩니다.

❌ 오류 수정 없음

기본 UART에는 CRC 또는 체크섬이 포함되지 않습니다. 노이즈나 패킷 손실이 발생하면 메시지가 왜곡될 수 있습니다. 일부 공급업체는 독점적인 체크섬 메서드를 추가하지만 기본값은 아닙니다.

전송 속도가 일치해야 합니다.

전송 속도 설정이 일치하지 않으면 특히 애프터마켓 업그레이드 또는 부품 교체 시 전체 통신 장애로 이어질 수 있습니다.

Regen의 팁: 타사 디스플레이 또는 컨트롤러를 교체할 때는 항상 UART 사양을 확인하세요. 특히 케이블 길이가 길어 간섭을 받기 쉬운 화물 자전거의 경우 더욱 그렇습니다.

안전, 규정 준수 및 산업 표준

UART는 기술 프로토콜이지만, 올바르게 구현하면 다음과 같은 영향을 미칠 수 있습니다. 안전 및 규정 준수. 예를 들어

EN 15194:2017 (EPAC에 대한 EU 표준)에는 안정적인 전원 지원 통신 및 오류 감지가 필요합니다.
CE 규정 준수 UART 안정성에 영향을 줄 수 있는 EMI(전자기 간섭)를 확인합니다.
EN 50604-1:2016 (배터리 BMS 표준)에서는 디지털 통신 회선을 차폐하고, 접지하고, 적절하게 종단할 것을 권장합니다.

Regen는 다음 권장 사항을 모두 따릅니다. OEM 구성. 물류에 사용되는 고출력 카고 바이크의 경우, UART 케이블을 차폐형 케이블로 업그레이드하고 잠금 메커니즘이 있는 커넥터 (예: Higo 방수 플러그)를 사용하여 실수로 연결이 끊어지는 것을 방지하세요.

UART를 선택해야 할 때와 선택하지 말아야 할 때

사용 사례	UART 적합성
기본 페달 어시스트 카고 자전거	✅ 뛰어난 착용감
애프터마켓 전기 자전거 키트	✅ 플러그 앤 플레이 친화적
여러 스마트 모듈을 갖춘 플릿	❌ CAN을 사용하는 것이 좋습니다.
긴 케이블 길이(1.5m 이상)	⚠ 차폐 필요
원격 진단 또는 OTA 업데이트	⚠ 제한된 기능
안전에 중요한 실시간 제어	❌ CAN 또는 SPI 사용

Regen에서는 고객이 UART, CAN 및 하이브리드 시스템 중 하나를 결정할 수 있도록 지원합니다. 사용 시나리오, 제품 계층및 장기 유지 관리 전략.

다음 단계는? 전기 자전거에서 하이브리드 통신의 부상

UART는 여전히 인기가 있지만, 변화가 일어나고 있습니다:

듀얼 프로토콜 컨트롤러: 일부 Bafang 컨트롤러는 UART와 CAN을 모두 지원하므로 업그레이드 시 OEM에게 유연성을 제공합니다.
스마트 디스플레이: DP-C245와 같은 유닛은 이제 UART-BLE 브리지를 지원하므로 기존 배선을 유지하면서 앱을 통합할 수 있습니다.
CAN-over-UART 에뮬레이션: 실험적 설정을 통해 UART를 통한 기본 멀티플렉싱이 가능하므로 화물 차량의 엔트리 레벨 IoT에 이상적입니다.

Regen에서는 이미 고객과 함께 다음과 같은 작업을 진행하고 있습니다. UART 폴백 기능이 있는 CAN 통합 카고 바이크 - 단순성과 확장성을 결합했습니다.