{"id":2005,"date":"2025-09-04T07:05:21","date_gmt":"2025-09-04T05:05:21","guid":{"rendered":"https:\/\/elv001.staging.360vier.net\/?p=2005"},"modified":"2026-04-13T15:55:22","modified_gmt":"2026-04-13T13:55:22","slug":"elv-smart-home-sensor-base-uart","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/de.elv.com\/elvjournal\/elv-smart-home-sensor-base-uart\/","title":{"rendered":"Die eigenen Messwerte, wo und wann Sie wollen"},"content":{"rendered":"\n

Mit der ELV Smart Home Sensor Base per UART eigene Sensoren in die Homematic IP-Welt bringen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die eigene Messwerte, wo und wann Sie wollen<\/h1>\n\n\n\n

Jeder T\u00fcftler kennt das Problem: Sie haben einen interessanten Sensor in Ihrer Teilekiste liegen und k\u00f6nnen sich schon ausmalen, wie der Messwert dieses Sensors mit in die Smart-Home-Steuerung eingebunden werden k\u00f6nnte. F\u00fcr Homematic IP Installationen gibt es daf\u00fcr jetzt eine einfache L\u00f6sung: eine neue Coprozessor-Firmware f\u00fcr die ELV Smart Home Sensor Base<\/span>, die mithilfe der UART-Schnittstelle Daten von Arduino- sowie Raspberry Pi-kompatiblen Sensoren in das Homematic IP System \u00fcbertr\u00e4gt. Doch was genau ist UART? Wie funktioniert die serielle Kommunikation, und worauf muss ich achten, wenn ich ein anderes Ger\u00e4t an das ELV-SH-BM-S anschlie\u00dfe? In diesem Artikel beantworten wir diese und weitere Fragen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Was ist UART?<\/h2>\n\n\n\n

UART steht f\u00fcr Universal Asynchronous Receiver\/Transmitter (universeller asynchroner Empf\u00e4nger\/Sender) und ist der Name eines Bauteils oder eines Peripherieelements innerhalb eines Ger\u00e4ts, das Signale in einer bestimmten Form \u00fcber zwei Signalleitungen (Rx f\u00fcr Receiver, also Empfangsleitung, und Tx f\u00fcr Transmitter, also Sendeleitung) senden und empfangen kann.
Damit beide Partner kommunizieren k\u00f6nnen, m\u00fcssen beide Ger\u00e4te die gleiche Baudrate haben. Diese entspricht der Anzahl der Symbole, die pro Sekunde \u00fcbertragen werden. Im Falle des UARTS entspricht ein Symbol einem Datenbit. Die Baudrate hat einige Standardwerte: 9600 oder 115200 sind die g\u00e4ngigsten. Wurde die Baudrate f\u00fcr beide Kommunikationspartner eingestellt, kann bestimmt werden, wie die Kommunikationspakete aussehen:<\/p>\n\n\n\n

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  1. Wenn nicht gesendet wird, hat die Kommunikationsleitung immer einen HIGH-Logikpegel.<\/li>\n\n\n\n
  2. Ein Datenpaket beginnt immer mit einem Startbit. Dieses signalisiert den Beginn eines Pakets und dient dem Empf\u00e4nger als Synchronisationspunkt, von dem aus, entsprechend der Baudrate, die Bits aufgel\u00f6st werden.<\/li>\n\n\n\n
  3. Ein Datenpaket hat eine festgelegte L\u00e4nge an Datenbits, m\u00f6glich sind f\u00fcnf bis neun, \u00fcblicherweise werden hier acht verwendet, da so genau ein Byte Daten in ein Paket passt.<\/li>\n\n\n\n
  4. Nach den Datenbits folgt ein optionales Parit\u00e4tsbit. Es erm\u00f6glicht, eventuelle Fehler in der Kommunikation aufzudecken. Dazu werden die Datenbits jeweils entsprechend ihres Logiklevels gez\u00e4hlt. Je nachdem ob die Parit\u00e4t gerade (engl. EVEN) oder ungerade (engl. ODD) eingestellt ist, wird das Parit\u00e4tsbit gesetzt, um eine entsprechende Anzahl an Bits zu versenden, die auf dem Logiklevel HIGH sind. Ein Beispiel: Es soll der Buchstabe \u201eE\u201c versendet werden, dieser entspricht den Datenbits \u201e01000101\u201c. Wenn das Paket mit gerader Parit\u00e4t versendet werden soll, wird gez\u00e4hlt, wie viele Bits der Nachricht 1 sind. In diesem Fall sind es drei. Da drei eine ungerade Zahl ist, muss also das Parit\u00e4tsbit auf 1 gesetzt werden, um eine gerade Zahl von 1en zu erreichen. So kann eine grundlegende Korrektheit der Nachricht gepr\u00fcft werden, denn ist ein Bit \u201egekippt\u201c, stimmt die Parit\u00e4t nicht mehr mit dem Parit\u00e4tsbit \u00fcberein. Allerdings kann diese Herangehensweise lediglich erkennen, dass eine Kommunikation fehlgeschlagen ist, diese aber nicht korrigieren. Bei einem Fehler in zwei Bits ist sie ebenfalls nicht hilfreich, denn die Parit\u00e4t w\u00fcrde wieder stimmen. In vielen F\u00e4llen wird deswegen auf das Parit\u00e4tsbit verzichtet und die Konfiguration NONE (Deutsch: keine) gew\u00e4hlt.<\/li>\n\n\n\n
  5. Nach den Parit\u00e4tsbits folgt eine vorkonfigurierte Anzahl an Stopp bits. Es k\u00f6nnen 1, 1,5 oder 2 Bits gesendet werden. Die Stoppbits sind immer Logik-Level HIGH und symbolisieren das Ende eines Pakets. <\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Die konfigurierbaren Parameter der UART-Kommunikation lassen sich durch eine kurze Information zusammenfassen, die dem Format [Baudrate]-[Anzahl Datenbits]-[Parit\u00e4t]-[Anzahl Stoppbits] folgt. Die g\u00e4ngigste Konfiguration ist hier 9600-8-N-1. In dieser Konfiguration arbeitet auch die Schnittstelle der ELV Smart Home Sensor Base<\/span> (Bild 1)<\/mark>.<\/p>\n\n\n\n

    \"Bild
    Bild 1: So sieht die Nachricht \u201eELV\u201c aus, wenn sie \u00fcber einen UART mit der Konfiguration \n9600-8-N-1 verschickt wird.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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    Was ist beim Auslesen zu beachten?<\/h3>\n\n\n\n

    H\u00e4ufig werden Mikrocontroller wie Arduino UNOs oder auch Raspberry Pis verwendet, um Daten bzw. Messwerte von speziellen Sensoren auszulesen. Durch entsprechende Bibliotheken k\u00f6nnen diese Mikrocontroller unterschiedliche Standards auslesen und so z. B. mit I2C- oder auch anderen Bus-Sensoren kommunizieren und die ausgelesenen Daten softwareseitig zur Verf\u00fcgung stellen.
    \u00dcber die UART-Schnittstelle zwischen dem eingesetzten Mikrocontroller, wie bspw. dem Arduino UNO, sowie dem Mikrocontroller der Smart Home Sensor Base kann dann wiederum eine entsprechende Daten\u00fcbertragung in das Homematic IP System erfolgen.
    Damit zwei Mikrocontroller miteinander kommunizieren k\u00f6nnen, m\u00fcssen die Ausg\u00e4nge der jeweiligen UART-Schnittstellen verbunden werden. Diese sind im Datenblatt oder in einigen F\u00e4llen direkt auf dem Controller-Board mit Rx und Tx gekennzeichnet. Hier m\u00fcssen die Pins so verbunden werden, dass ein Tx-Pin jeweils an den Rx-Pin der Gegenstelle angeschlossen ist. Auch die beiden Massen (GND) der beiden Teilnehmer m\u00fcssen verbunden werden.<\/p>\n\n\n\n

    ACHTUNG! WICHTIG! ZERST\u00d6RUNGSGEFAHR!<\/strong>
    Bevor Sie Ger\u00e4te miteinander verbinden, pr\u00fcfen Sie UNBEDINGT die Spannungskompatibilit\u00e4t beider Teilnehmer. Sollten diese nicht \u00fcbereinstimmen, m\u00fcssen Sie einen sogenannten Level-Shifter einsetzen. Die Verwendung wird im Folgenden erkl\u00e4rt.<\/p>\n\n\n\n

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    In der Kombination eines Arduino UNO und der ELV Smart Home Sensor Base ist eine solche Inkompatibilit\u00e4t gegeben. Der Arduino hat als Logikpegel HIGH ein Potential von 5 V, die maximal an den UART-Pins der ELV Smart Home Sensor Base anliegende Spannung betr\u00e4gt 3,6 V. Eine direkte Verbindung k\u00f6nnte also zur Zerst\u00f6rung f\u00fchren. Abhilfe schafft hier ein Level-Shifter (Bild 2)<\/mark>. Dieser ist im Bausatz der Prototypenadapter PAD4<\/span> enthalten. Bauen Sie diesen wie folgt in das System ein.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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    \"Bild
    Bild 2: Der Level-Shifter sch\u00fctzt die Smart Home Sensor Base vor \n\u00dcberspannung.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
    Arduino<\/strong><\/th>Level-Shifter<\/strong><\/th>Level-Shifter<\/strong><\/th>ELV Smart Home Sensor Base<\/strong><\/th><\/tr><\/thead>
    D0(RX)<\/td>B7<\/td>A7<\/td>PC01(TX)<\/td><\/tr>
    D1(TX)<\/td>B8<\/td>A8<\/td>PC00 (RX)<\/td><\/tr>
    5V<\/td>Vccb<\/td>Vcca<\/td>+VDD<\/td><\/tr>
    GND<\/td>GND<\/td>GND<\/td>GND<\/td><\/tr>
    D8<\/td>B3<\/td>A3<\/td>PA00<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
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    Arduino-Bibliotheken verwenden<\/h2>\n\n\n\n

    Jetzt sind die beiden Ger\u00e4te korrekt miteinander verbunden, eine Komponente fehlt jedoch noch: Die aktualisierte Firmware! Um diese auf die ELV Smart Home Sensor Base zu installieren, gehen Sie auf die Produktseite<\/span> und laden Sie die Firmware unter Downloads herunter. Wie Sie diese mit dem Flasher Tool auf die Base \u00fcbertragen, finden Sie im Fachbeitrag<\/a>.
    Die Firmware f\u00fcr die Arduino-Seite muss allerdings noch geschrieben werden. Hierzu stellt ELV eine Arduino-Bibliothek zur Verf\u00fcgung. Eine Bibliothek ist eine Sammlung von bereits geschriebenem Code, die bestimmte Funktionen bereitstellt. Anstatt alles von Grund auf selbst zu programmieren, k\u00f6nnen Entwickler und Bastler auf diese fertigen Bausteine zur\u00fcckgreifen.
    Ohne eine Bibliothek m\u00fcsste selbst programmiert werden, wie die Schnittstelle angesteuert wird, welche Signale sie erwartet und welche Befehle n\u00f6tig sind. Eine Bibliothek nimmt Ihnen diese Arbeit ab: Sie enth\u00e4lt bereits die richtigen Anweisungen und bietet einfache Befehle, um die UART-Schnittstelle der Smart Home Sensor Base anzusteuern.<\/p>\n\n\n\n

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    Warum sind Bibliotheken so n\u00fctzlich?<\/h3>\n\n\n\n

    Bibliotheken bieten mehrere Vorteile:<\/p>\n\n\n\n