Inzicht in UART in e-bikes: Hoe eenvoudige seriële communicatie uw fiets aandrijft

In de wereld van e-bikes en bakfietsen gaat communicatie niet alleen over Bluetooth of apps - het gaat over hoe verschillende onderdelen met elkaar "praten" in het voertuig. Een van de meest gebruikte en cruciale communicatieprotocollen is UART (universele asynchrone ontvanger/zender).

Bij RegenWij geloven dat inzicht in de werking van protocollen zoals UART niet alleen onze technici, maar ook wagenparkbeheerders, B2B inkopers en OEM-partners helpt om betere beslissingen te nemen - of je nu een nieuw display integreert, een controller debugt of je eigen bakfietssysteem aanpast.

In dit artikel leggen we het uit:

• Wat UART is en hoe het werkt
• De rol ervan in elektrische systemen voor e-bikes
• UART vs. andere communicatieprotocollen
• Toepassingsvoorbeelden in e-bikes en bakfietsen
• Beperkingen, veiligheidsoverwegingen en naleving

Laten we dit essentiële, maar vaak over het hoofd geziene communicatieprotocol eens ontcijferen.

Als je wilt weten wat de communicatieprotocollen zijn, bekijk dan onze : E-Protocollen voor fietscommunicatie: Een complete gids voor ingenieurs en kopers

Wat is UART (universele asynchrone ontvanger/zender)?

UART staat voor Universele asynchrone ontvanger/zender - een op hardware gebaseerd protocol voor seriële communicatie. Het is een van de oudste en eenvoudigste manieren om gegevens te verzenden en ontvangen tussen apparaten.

Belangrijkste kenmerken:

In tegenstelling tot complexere protocollen zoals CAN of I²C heeft UART geen kloksignaal nodig. In plaats daarvan maken beide apparaten afspraken over de baudrate (bitsnelheid) vooraf.

Hoe UART werkt in een E-bike

In een typische e-bike of e-bike voor vrachtvervoer wordt UART gebruikt voor punt-naar-punt communicatie tussen belangrijke elektronische componenten:

• Motorcontroller ↔️ Weergave
• Batterijbeheersysteem (BMS) ↔️ Controller
• Display ↔️ Gasklep- of PAS-sensor
• Bluetooth-module ↔️ controller

Hier is een vereenvoudigd schema van UART-gebruik in een e-bike met voorlader:

Elke UART-verbinding is meestal toegewijd - geen uitwisseling zoals in CAN-bussen. Deze eenvoud is ideaal voor ingebedde systemen met minder knooppunten en een laag stroomverbruik.

Waarom UART? Belangrijkste voordelen voor E-bikesystemen

Hoewel moderne communicatieprotocollen zoals CAN (Controller Area Network) terrein winnen, blijft UART dominant in e-bike ontwerpen voor het lage tot middensegment - en daar is een goede reden voor:

Eenvoud en lage kosten

UART heeft geen extra kloklijnen, geen complexe controller-IC's en minimale software-overhead nodig. Dat is perfect voor kostengevoelige modellen of minimalistische bakfietsen.

✅ Compatibiliteit

Veel oude en budgetvriendelijke componenten - vooral in motoren en beeldschermen uit Azië-Pacific - werken standaard met UART. Het is een de facto standaard in hubs en mid-drives van bedrijven als Bafang (UART-varianten), Ananda en Tongsheng.

✅ Eenvoudig debuggen

Je kunt eenvoudig "meeluisteren" met UART-lijnen met een USB-naar-TTL-converter en open-source gereedschappen zoals Seriële monitor of PuTTY - Iets wat niet eenvoudig is met CAN- of LIN-bussen.

UART vs CAN vs I²C: een snelle vergelijking

In de praktijk:

• UART wordt het meest gebruikt in e-bikes en bakfietsen op consumentenniveau.
• CAN wordt gebruikt in systemen van hoge kwaliteit of voor wagenparken (bijvoorbeeld Bosch, Shimano STEPS commerciële systemen).
• I²C is meestal beperkt tot intra-PCB communicatie.

UART-gebruik in E-bikes voor vrachtvervoer: Voorbeelden uit de praktijk

1. Weergave ↔️ Controller

De meeste basis e-bike displays - zoals Bafang 500C, C965, of SW102 - gebruiken UART om snelheid, modus, batterijspanning en foutcodes te communiceren. Regen heeft met meerdere klanten samengewerkt om UI voor weergave aanpassen via UART-opdrachtreeksen.

2. Bluetooth of IoT-module ↔️ Controller

Als je diagnostiek op afstand of een GPS-tracker achteraf wilt installeren, kunnen veel Bluetooth UART-modules (bijv. HC-05, HM-10) via TX/RX communiceren met de controller, waardoor basiscommando's en gegevensrapportage mogelijk zijn.

3. Testen en firmware-updates

UART wordt vaak gebruikt voor Firmware knipperen van controllers en displays. Tijdens het testen vóór verzending maken de QA-technici van Regen vaak verbinding met de UART-poort van de controller om de reacties van motoren en sensoren te loggen.

Beperkingen en overwegingen

Ondanks de sterke punten heeft UART een aantal technische beperkingen waarmee rekening moet worden gehouden, vooral in grote of commerciële e-bikes voor vrachtvervoer:

Geen busmogelijkheden

Je kunt niet meerdere apparaten op dezelfde lijn aansluiten. Dat beperkt de schaalbaarheid in complexere systemen met GPS, slimme sloten, verlichtingssystemen, enz.

❌ Geen foutcorrectie

Basis UART bevat geen CRC of controlesom. Als er ruis of pakketverlies is, kunnen berichten vervormd raken. Sommige leveranciers voegen eigen controlesommen toe, maar deze zijn niet native.

Baudrate moet overeenkomen

Verkeerde instellingen voor de baudsnelheid kunnen leiden tot totale communicatiestoringen, vooral tijdens aftermarket upgrades of het vervangen van onderdelen.

Tip van Regen: Controleer altijd de UART-specificaties wanneer je beeldschermen of controllers van derden verwisselt - vooral op bakfietsen met langere kabels, die gevoeliger zijn voor interferentie.

Veiligheid, naleving en industrienormen

Hoewel UART een technisch protocol is, kan de juiste implementatie het volgende beïnvloeden veiligheid en naleving. Bijvoorbeeld:

• EN 15194:2017 (EU-norm voor EPAC's) vereist betrouwbare communicatie en foutdetectie.
• CE-conformiteit controleert op EMI (elektromagnetische interferentie) die de UART-stabiliteit kan beïnvloeden.
• EN 50604-1:2016 (BMS-norm voor accu's) raadt aan om digitale communicatielijnen af te schermen, te aarden en goed af te sluiten.

Regen volgt deze aanbevelingen in alle OEM-configuraties. In vrachtfietsen met een hoog vermogen die worden gebruikt voor logistiek, raden we vaak aan om UART-kabels te upgraden naar afgeschermde varianten en gebruik te maken van connectoren met vergrendelingsmechanismen (bijvoorbeeld waterdichte stekkers van Higo) om te voorkomen dat ze per ongeluk worden losgekoppeld.

Wanneer UART kiezen - en wanneer niet

Bij Regen helpen we klanten bij het maken van een keuze tussen UART, CAN en hybride systemen op basis van hun gebruiksscenario, productniveau, En onderhoudsstrategie voor de lange termijn.

Wat is de volgende stap? De opkomst van hybride communicatie in e-bikes

Hoewel UART populair blijft, zien we een verschuiving:

• Besturingen met twee protocollen: Sommige Bafang controllers ondersteunen zowel UART als CAN, wat OEM's flexibiliteit geeft tijdens upgrades.
• Slimme displays: Eenheden zoals de DP-C245 ondersteunen nu UART-naar-BLE bridges, waardoor app-integratie mogelijk wordt met behoud van de oude bedrading.
• CAN-over-UART-emulatie: Experimentele setups maken basismultiplexing over UART mogelijk - ideaal voor entry-level IoT in vrachtvloten.

Bij Regen werken we al samen met klanten aan CAN-geïntegreerde bakfietsen met UART fallback - combineert eenvoud met schaalbaarheid.

Slechts 20 MOQ-fietsen om te beginnen

Aanpasbare e-bakfiets - RS01

Of je nu een groeiend merk bent of een buurtwinkel, onze robuuste bakfietsen zijn jouw toegangspoort tot de bloeiende wereld van milieuvriendelijke bezorging. Aan de slag!

Vraag een offerte aan

Laatste gedachten: UART drijft nog steeds de alledaagse E-bike aan

Ondanks zijn leeftijd, UART is verre van verouderd. Er rijden nog steeds miljoenen e-bikes en bakfietsen op - van instapmodellen voor woon-werkverkeer tot utiliteitsfietsen in steden als Berlijn en Amsterdam.

Inzicht in UART helpt ingenieurs, OEM-kopers en wagenparkbeheerders om:

• Betere systemen ontwerpen
• Vermijd kostbare compatibiliteitsfouten
• Functies aanpassen voor hun eindgebruikers

Of je nu je eerste bakfiets bouwt of een vloot van 500 fietsen beheert, Regen is er om je te helpen de juiste communicatiebackbone te kiezen.

Referentielijst

• Bafang Electric. (2024). Bafang systeem handleidingen. https://www.bafang-e.com
• EN 15194:2017. Fietsen - Elektrisch ondersteunde fietsen - EPAC-fietsen. CEN.
• EN 50604-1:2016. Secundaire lithiumbatterijen voor lichte EV's. IEC.
• STMicro-elektronica. (2022). Basisprincipes UART-communicatie. https://www.st.com
• TI. (2021). Asynchrone seriële communicatie (UART). Texas Instruments.
• Bosch eBike-systemen. (2024). Technisch overzicht: Communicatieprotocollen in eBikes. Bosch Mobiliteit.