BAB II - Elib Unikom

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1
Pendahuluan
Tahun 1969, Intel Corporation yang dipelopori oleh Bob Noice dan
Gordon Moore membuat chip-chip memori untuk industri komputer mainframe.
Pada tahun 1971, chip mikroprosesor 4040 pertama telah diproduksi oleh Intel
untuk sebuah konsorsium dua perusahaan Jepang. Chip 4004 mempunyai 2300
transistor dan merupakan chip 4 bit, Chip-chip ini adalah dasar untuk perancangan
kalkulator yang diberi nama Busicom yang merupakan kalkulator portable
pertama. Kalkulator ini adalah kalkulator 4 bit yang terdiri dari dua operasi yaitu
penambahan dan pengurangan. Chip 4040 ini cukup sukses yang kemudian diikuti
oleh mikroprosesor 8 bit pertama yaitu mikroprosesor 8008 dengan 3300
transistor. Ini merupakan mikroprosesor 8 bit sederhana dengan segala
keterbatasan sumber daya, kurangnya mekanisme interrupt, multiplexed address
dan data busses.
Pada awal tahun 1974 Intel mengeluarkan chip mikroprosesor 8 bit
pertama yang kaya dengan fitur-fitur, chip ini diberi nama Intel 8080 dengan 6000
transistor yang digunakan sebagai mikroprosesor untuk komputer di rumahrumah. Kesuksesan mikroprosesor 8080 telah membuat perusahaan lain seperti
Motorola memperkenalkan chip 8-bit 6800, disbanding dengan 8080 chip ini
mempunyai perbedaan arsitektur tetapi meskipun demikian chip ini cukup popular
dipasaran. Pada tahun 1976, Zilog memperkenalkan mikroprosesor Z80 yang
7
8
mana chip ini lebih maju dibanding 8080. Hal ini disebabkan instruction set Z80
cocok dengan 8080, dan hal ini pula yang menyebabkan Z80 menjadi
mikroprosesor paling sukses dipasaran pada zamannya.
Teknologi semikonduktor terus berkembang sehingga memungkinkan
manusia untuk membuat piranti semikonduktor yang dapat diprogram
(programmable device) sesuai dengan keperluan. Semikonduktor yang termasuk
dalam jenis ini antara lain mikroprosesor, mikrokontroller, CPLD (Complex
Programmable Logic Device) dan FPGA (Field Programmable Gate Array).
Penggunaan piranti yang programmable memiliki keuntungan, terutama dalam
hal penekanan biaya, penghematan ruang dan fleksibilitas yang tinggi. Dengan
manipulasi software, piranti programmable dapat meminimumkan penggunaan
piranti fisik dan mengoptimalkan unjuk kerja sistem.
Mikrokontroller merupakan salah satu jenis piranti semikonduktor
programmable yang paling diminati. Selain praktis dan murah, mikrokontroller
juga
mudah
untuk
diaplikasikan
pada
berbagai
keperluan.
Beberapa
mikrokontroller yang banyak digunakan adalah 8051 dari Intel, AT89C51 dari
Atmel, 68HC11 dari Motorola, PIC16F84 dan PIC16F87x dari Microchip.
Mikrokontroller yang akan dibahas pada laporan ini adalah mikrokontroller
PIC16F876, salah satu jenis mikrokontroller dari keluarga PICmicro buatan
Microchip Technology Inc.
9
2.2
Mikroprosesor dan Mikrokontroller
Mikroprosesor yang digunakan sebagai otak suatu PC (Personal
Computer)
dan
mikrokontroller
yang
lebih
banyak
digunakan
untuk
mengendalikan sistem-sistem otomatis yang berdiri sendiri (stand alone) atau
tempelan (embedded) seperti mesin fotocopy, remote control, sistem keamanan
hingga aplikasi robot. Pada perkembangannya tentu saja berbeda, mikrokontroller
tidak berkembang sebagaimana pesatnya perkembangan mikroprosesor.
Mikroprosesor ialah suatu chip yang berfungsi sebagai pemroses data dari
input yang diterima pada suatu sistem digital. Mikroprosesor paling mudah
ditemukan pada komputer CPU (Central Processing Unit).
Seiring dengan berkembangnya teknologi mikroprosesor 8 bit dan 16 bit,
muncul pula kebutuhan agar perangkat elektronika dapat dikemas sekecil
mungkin. Seperti Atari, Nintendo, Sega, dan peralatan hiburan serta peralatan
rumah tangga seperti AC dan Audio/Video. Untuk mendukung hal tersebut, tidak
dapat dilakukan oleh mikroprosesor standar. Hal ini dikarenakan mikroprosesor
membutuhkan komponen eksternal tambahan seperti memori, ADC (pengolah
analog ke digital) dan perangkat komunikasi serial. Oleh karena itu
dikembangkanlah chip yang di dalam kemasan tersebut sudah terdapat
mikroprosesor, I/O pendukung, memori, bahkan ADC yang dikenal dengan istilah
mikrokontroler.
Mikrokontroller adalah sebuah sistem kontrol komputer yang terdapat
pada sebuah chip. Pada chip tersebut terdapat banyak rangkaian elektronik yang
dapat membaca setiap sandi (decode) instruksi yang tertulis dan mengkonversinya
10
menjadi sinyal-sinyal listrik. Mikrokontroller akan terus membaca instruksiinstruksi tersebut dan melaksanakannya satu per satu. Instruksi-instruksi yang
diberikan pada mikrokontroller disebut program.
2.3
Bagian-Bagian Mikrokontroller
Gambar 2.1 Komponen penyusun mikrokontroller.
Mikrokontroler dapat disebut sebagai “one chip solution”, pada Gambar
2.1 dapat dilihat suatu mikrokontroler standard yang disusun oleh komponenkomponen sebagai berikut :
a. Power
b. Microprocessor core/CPU
c. Memory Unit
d. Internal Data & address Bus
e. I/O (Input/Output) Unit
11
f. Pembangkit Clock-Osilator
g. Timer/Counter Unit
h. Reset/Interrupt
i. Piranti tambahan (peripheral)
2.3.1
Power
Power adalah rangkaian catu daya (power supply) yang diperlukan oleh
mikrokontroller untuk menjalankan seluruh operasinya.
2.3.2
Microprocessor Core/CPU (Central Processing Unit)
CPU merupakan pengendali utama dari seluruh aktivitas mikrokontroller.
CPU melakukan melakukan koordinasi dengan bagian lain di dalam
mikrokontroller. Di dalam mikrokontroller terdapat ALU (Arithmetic and Logic
Unit) yang bertugas untuk melakukan perhitungan aritmatika dan logika. Selain
itu terdapat juga memori untuk menyimpan data sementara selama proses
eksekusi berlangsung. Memori yang terdapat di dalam CPU disebut register.
2.3.3
Memory Unit
Memori merupakan bagian dari mikrokontroller yang berfungsi untuk
menyimpan data. Ada tiga hal yang perlu diperhatikan mengenai memori, yaitu
alamat (lokasi) memori, data dan jalur kendali. Alamat memori adalah lokasi
tempat suatu data berada. Data adalah isi dari memori yang diakses, sedangkan
jalur kendali adalah jalur yang bersisi perintah CPU, apakah suatu lokasi memori
12
akan dibaca atau akan ditulisi. Menurut sifatnya memori digolongkan menjadi
dua:
a. Memori yang menguap (Volatile Memory), memori ini akan hilang apabila
catu daya dimatikan. Memori jenis ini dikenal juga dengan sebutan RAM
(Random Access Memory).
b. Memori yang tidak menguap, memori ini tidak akan hilang walaupun catu
daya dimatikan dan disebut juga ROM (Read Only Memory).
2.3.4
Internal Data & Address Bus
Bus adalah jalur-jalur fisik yang menghubungkan CPU dengan memori
atau unit lain dari mikrokontroller. Jalur-jalur tersebut tergabung dalam suatu
grup, dan grup inilah yang dinamakan bus. Ada dua macam bus di dalam
mikrokontroller yaitu bus data dan bus alamat. Pengendalian aliran data yang
melalui bus dilakukan oleh CPU melalui jalur kendali (control line).
2.3.5
I/O (Input/Output) Unit
Agar mikrokontroller dapat berkomunikasi dengan dunia luar, maka harus
ada terminal yang menghubungkan keduanya. Terminal tersebut dinamakan port
I/O. port I/O dialamati sebagai mana layaknya lokasi memori. Ada tiga jenis port
yaitu port input, port output dan port bidirectional. Port bidirectional adalah port
dua arah yang dapat difungsikan sebagai port input atau port output. Port
bidirectional ini biasa disebut port I/O saja. Sebagai masukan contohnya adalah
pada saat mikrokontroler harus mengawasi sebuah saklar (switch) untuk
13
mendeteksi apakah saklar tersebut ditekan atau tidak. Sebagai keluaran contohnya
adalah pada saat mikrokontroler harus menyalakan sebuah LED.
Gambar 2.2 Port I/O pada suatu mikrokontroller.
Port I/O di satu sisi terhubung ke bus data dan di sisi lain terhubung ke
pin-pin pada mikrokontroller. Biasanya, pada pin-pin I/O terdapat buffer untuk
melindungi port dari input eksternal yang berlebihan.
2.3.6
Pembangkit Clock-Osilator
Pembangkit clock-osilator adalah rangkaian osilator yang dibutuhkan oleh
mikrokontroller untuk menyediakan clock bagi mikrokontroller. Clock tersebut
digunakan oleh mikrokontroller agar mikrokontroller dapat mengeksekusi
instruksi program secara serempak (sinkron). Frekuensi clock yang dibangkitkan
oleh osilator akan menentukan waktu yang diperlukan mikrokontroller untuk
mengeksekusi suatu instruksi.
2.3.7
Timer/Counter Unit
Mikrokontroller
(pewaktu/pencacah).
juga
dilengkapi
Timer/counter
tersebut
dengan
unit
digunakan
timer/counter
untuk
keperluan
14
menghasilkan delay, mencacah pulsa, mengetahui keberadaan proses yang sedang
berlangsung dan sebagainya.
2.3.8
Reset/Interrupt
Reset/Interrupt berfungsi untuk menangani suatu permintaan (request)
pada saat mikrokontroller yang sedang beroperasi (running).
2.3.9
Piranti Tambahan (Peripheral)
Pada beberapa mikrokontroller, selain komponen-komponen standar ada
juga yang dilengkapi dengan beberapa komponen/fungsi tambahan, misalnya
Watchdog, ADC (Analog to Digital Converter), komparator, PWM (Pulse Width
Modulation) dan sebagainya.
2.4
Arsitektur Mikrokontroller
Dua macam arsitektur mikrokontroller yang biasa digunakan adalah
arsitektur Von Neumann dan arsitektur Harvard. Arsitektur Von Neumann
digunakan oleh sebagian besar mikrokontroller, pada arsitektur Von Neumann
semua memori ditempatkan pada bus yang sama, begitu juga dengan kode
instruksi dan data menggunakan bus yang sama. Pada arsitektur Harvard
(digunakan oleh mikrokontroller PIC), kode instruksi dan data ditempatkan pada
bus yang terpisah. Tetapi meskipun demikian, kode instruksi dan data dapat
diambil
secara
(performance).
bersamaan
sehingga
dapat
meningkatkan
kinerjanya
15
Gambar 2.3 Inti sebuah komputer
Gambar 2.4 Arsitektur mikrokontroller. (a) Von Neumann. (b) Harvard
Mikrokontroller dengan arsitektur Harvard disebut juga mikrokontroller
jenis RISC (Reduced Instruction Set Computer) sedangkan mikrokontroller
dengan arsitektur Von Neumann disebut mikrokontroller jenis CISC (Complex
Instruction Computer).
Mikrokontroller PIC merupakan mikrokontroller jenis RISC, sehingga
instruksi yang dipakai relatif sedikit yaitu 35 instruksi (mikrokontroller dari Intel
dan Motorola memiliki lebih dari seratus instruksi). Semua instruksi tersebut
dieksekusi dalam waktu satu siklus instruksi, kecuali untuk instruksi lompatan
(jump) dan instruksi percabangan (branch).
16
2.5
Mikrokontroller Keluarga PICmicro
Microchip Technology Inc. telah membuat puluhan jenis mikrokontroler
yang tergabung dalam keluarga mikrokontroler PICmicro. Masing-masing
mikrokontroler memiliki kekhasan masing-masing yang berbeda dalam hal jenis
memori yang digunakan, ukuran memori, kegunaan dan lain-lain. Ada yang
menggunakan EEPROM ada pula yang menggunakan Flash memori bahkan ada
yang menggunakan memori sekali program (OTP / One Time Programmable).
Mikrokontroller dari keluarga PICmicro yang popular, antara lain
PIC12C508, PIC16C54, PIC16F84 dan PIC16F87X (PIC16F873, PIC16F874,
PIC16F876 dan PIC16F877). Namun dalam laporan akhir ini penulis hanya
menjelaskan penggunaan salah satu jenis mikrokontroler dari keluarga PICmicro
yaitu PIC16F876. Mikrokontroller PIC yang dapat diperoleh dengan banyak
perbedaan spesifikasi sebagai berikut.
Table 2.1 spesifikasi mikrokontroller keluarga PICmicro
Tipe Memori
Jumlah Pin
Input/Output (I/O)

Flash

OTP (One Time Programmable)

ROM (Read Only Memory)

ROMless.

4-18 pin

20-28 pin

32-44 pin

lebih dari 44 pin (>44)
17
Ukuran Memori
Fitur Khusus

0.5–1K

2–4K

8–16K

24–32K

48–64K

96–128K

CAN

USB

LCD

Motor Control

Radio Frequency
Meskipun terdapat banyak model mikrokontroller PIC, ada sesuatu yang
istimewa dari mikrokontroller tersebut yaitu keharmonisan/kecocokan antara satu
dengan
yang
lainnya,
kemudahan
pembuatan
program
untuk
model
pengembangan (development) dan dalam kasus tertentu program yang dibuat
untuk satu model mikrokontroller dapat dengan mudah diterapkan untuk model
mikrokontroller lain (dalam satu keluarga PIC) tanpa ada perubahan.
Umumnya semua mikrokontroller PIC memberikan fitur-fitur sebagai
berikut.
a. RISC instruction set yang mudah dipelajari
b. Terdapat port I/O digital
c. On-chip timer dengan 8-bit prescaler
d. Power-on reset
e. Watchdog timer
18
f. Hemat daya (power saving) untuk mode SLEEP
g. High source and sink current
h. Direct, indirect, and relative addressing modes
i. External clock interface
j. RAM data memory
k. EPROM or Flash program memory.
Fitur-fitur yang terdapat pada beberapa piranti lain sebagai berikut.
a. Kanal input analog
b. Komparator analog
c. Rangkaian additional timer
d. Memori data EEPROM
e. Interrupt eksternal dan internal
f. Oscillator internal
g. Output pulse-width modulated (PWM)
h. Antarmuka serial USART.
Fitur-fitur yang terdapat pada beberapa piranti lain dengan perancangan
yang lebih kompleks sebagai berikut.
a. CAN bus interface
b. I2C bus interface
c. SPI bus interface
d. Direct LCD interface
19
e. USB interface
f. Motor control.
Meskipun terdapat ratusan model mikrokontroller PIC, pemilihan sebuah
mikrokontroller untuk sebuah aplikasi bukanlah sesuatu yang sulit, faktor-faktor
berikut ini dapat dijadikan sebagai bahan acuan/referensi untuk keperluan
tersebut.
a. Banyaknya pin I/O
b. Peripheral yang diperlukan (seperti USART, USB)
c. Ukuran minimum memori program yang diperlukan
d. Ukuran minimum RAM
e. Keperluan ada/tidaknya memori data EEPROM non-volatile
f. Kecepatan
g. Ukuran fisik mikrokontroller
h. Harga.
2.6
Mikrokontroller PIC16F876A
Mikrokontroller PIC16F876A merupakan salah satu mikrokontroller dari
keluarga PICmicro yang cukup populer digunakan sekarang ini. Hal tersebut
karena PIC16F876A sangat praktis dan menggunakan teknologi Flash memori
sehinga
dapat
diprogram-hapus
hingga
seratus
ribu
kali.
Kelebihan
mikrokontroller jenis RISC ini dibanding dengan mikrokontroller 8-bit lain di
kelasnya terutama terletak pada kecepatan dan kompresi kodenya. Selain itu,
20
PIC16F876A juga tergolong praktis dan ringkas karena memiliki kemasan 28-pin
dengan 22 jalur I/O.
2.6.1
Fitur-Fitur PIC16F876A
Berikut ini beberapa fitur inti mikrokontroller keluarga PIC16F87XA
(PIC16F873/74/76/77).
a. Memiliki performansi tinggi sebagai CPU dengan arsitektur RISC
b. Terdiri dari 35 instruksi (instruction word)
c. Kecepatan operasi: DC - 20 MHz clock input DC - 200 ns instruction
cycle
d. Memori program FLASH hingga 8K x 14 word, memori data (RAM)
hingga 368 x 8 byte, memori data EEPROM hingga 256 x 8 byte
e. Power-on Reset (POR)
f. Power-up Timer (PWRT) dan Oscillator Start-up Timer (OST)
g. Watchdog Timer (WDT)
h. Teknologi High speed CMOS FLASH/EEPROM dengan daya rendah
i. Dua pin untuk In-Circuit Serial Programming
(ICSP) dan In-Circuit
Debugging (ICD)
j. Konsumsi daya rendah: < 0.6 mA typical @ 3V - 4 MHz, 20µA typical @
3V - 32 kHz, < 1µA typical standby current.
Berikut ini fitur-fitur mikrokontroller PIC16F876A.
a. Timer0: 8-bit timer/counter dengan 8-bit prescaler
21
b. Timer1: 16-bit timer/counter dengan prescaler, dapat dinaikan selama
mode SLEEP melalui eksternal crystal/clock
c. Timer2: 8-bit timer/counter dengan 8-bit periode register, prescaler dan
postscaler
d. Dua module Capture, Compare, PWM
-
Capture 16-bit, max. resolusi 12.5 ns
-
Compare 16-bit, max. resolusi 200 ns
-
PWM max. resolusi 10-bit
e. 10-bit multi-channel Analog-to-Digital converter
f. Synchronous Serial Port (SSP) dengan SPI™ (Master Mode) dan I2
™
(Master/Slave)
g. Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter (USART/SCI)
dengan 9-bit address detection
h. Parallel Slave Port (PSP) 8-bit, dengan eksternal RD, WR dan CS
controls (hanya pin-40/44)
i. Dilengkapi rangkaian Brown-out detection untuk Brown-out Reset (BOR).
22
2.6.2
Deskripsi Pin-Pin PIC16F876A
Gambar 2.5 Konfigurasi pin mikrokontroller PIC16F876A/873A kemasan
PDIP (28-pin), SOIC, SSOP
Gambar 2.6 Konfigurasi pin mikrokontroller PIC16F873A/876A kemasan MLF
2.7
Teknik Antarmuka Mikrokontroller
Penggunaan
mikrokontroller
untuk
berkomunikasi
dengan
piranti/peralatan lain cukup luas, seperti sensor, motor, saklar (switch), keypad,
23
display, memori bahkan mikrokontroller yang lain. Banyak metoda antarmuka
(interfacing) yang dikembangkan setiap tahunnya untuk mencari solusi dari
kompleknya permasalahan kriteria rancangan rangkaian penyeimbang (balancing
circuit) seperti fitur-fitur, harga, ukuran, berat, konsumsi daya, kepercayaan,
pendapatan hingga kriteria pabrikasi.
Banyak
mikrokontroller
yang
dirancang
untuk
berbagai
metoda
antarmuka. Pada rancangan yang paling sederhana, sebuah mikrokontroller dapat
menampilkan sebuah sistem dari input-input yang dibacanya, memprosesnya
kemudian melakukan kontrol output. Gambar 2.7 memperlihatkan piranti-piranti
input dan output antarmuka mikrokontroller dan gambar 2.8 memperlihatkan
diagram antarmuka mikrokontroller.
Gambar 2.7 Antarmuka mikrokontroller
24
Gambar 2.8 Diagram antarmuka mikrokontroller
2.7.1
Digital I/O
Digital
I/O
pada
mikrokontroller
dapat
digunakan
untuk
monitoring/kontrol On/Off memiliki kelebihan dan kekurangan sebagai berikut.
Kelebihan




Antarmuka yang sederhana
Biaya implementasi yang murah
(built into the microcontroller)
Kecepatan tinggi
Biaya/ongkos pemrograman
yang murah
Kekurangan



Hanya monitoring/kontrol
On/Off
Jarak dekat
Monitoring/kontrol single device
Dibawah ini contoh gambar-gambar antarmuka digital I/O pada
mikrokontroller keluarga PICmicro.
25
Gambar 2.9 Digital input pembacaan status tombol/switch On/Off
Gambar 2.10 Digital input antarmuka Keypad
26
Gambar 2.11 Digital output kontrol Relay
Gambar 2.12 Digital output kontrol LED
27
2.7.2
Analog I/O
Mikrokontroller juga dapat dibuat antarmuka untuk analog I/O, pada
dasarnya hal ini dilakukan dengan memonitoring/memantau/kontrol tegangan.
Ada beberapa kelebihan dan kekurangan penggunaan analog I/O ini yaitu sebagai
berikut.
Kelebihan




Antarmuka yang sederhana
Biaya murah untuk keperluan
resolusi rendah
Kecepatan tinggi
Biaya/ongkos pemrograman
yang murah
Kekurangan




Tegangan: Jangkauan yang khas
a. 0 - 2.5V
b. 0 - 4V
c. 0 - 5V
d. +/- 2.5V
e. +/- 4V
f. +/- 5V
Arus: Jangkauan yang khas
a. 0-20mA
b. 4-20mA
Biaya mahal untuk keperluan
resolusi tinggi
Tidak semua mikrokontroller
mempunyai Analog I/O
Sulitnya rancangan rangkaian
ketika eksternal DAC atau DAC
diperlukan
Jarak dekat
28
Gambar 2.13 Contoh antarmuka analog
2.7.3
Parallel Bus
Komunikasi data mikrokontroller menggunakan parallel bus terdiri dari
beberapa tipe digital input/output, kelebihan dan kekurangan parallel bus yang
umum digunakan sebagai berikut.
Kelebihan



Kecepatan tinggi
Throughput yang tinggi, dimana
beberapa bit ditransmisikan pada
satu transisi clock
Biaya yang murah
Tipe umum (most common type) parallel bus:
a. 4-bit
b. 8-bit (seperti Centronics)
c. 16-bit (seperti ISA)
d. 32-bit (seperti PCI)
Kekurangan

Banyak pin mikrokontroller yang
harus digunakan untuk
implementasi parallel bus
29
Gambar 2.14 Contoh antarmuka parallel bus 4-bit pada LCD
Gambar 2.15 Contoh antarmuka parallel bus 8-bit pada LCD
30
2.7.4
Serial Bus
Selain komunikasi data parallel bus terdapat juga komunikasi data serial,
seperti pada gambar 2.16 tampak diagram antarmuka mikrokontroller yang
memperlihatkan dua macam komunikasi data serial yaitu asinkron (asynchronous)
dan sinkron (synchronous). Komunikasi serial asinkron terbagi tiga yaitu 1-wire,
RS232/RS485 dan Ethernet. Sedangkan komunikasi serial sinkron terbagi dua
yaitu 2-wire (I2C) dan 4-wire (SPI dan Microwire).
Gambar 2.16 Diagram antarmuka mikrokontroller
Komunikasi data serial secara sinkron merupakan bentuk komunikasi data
serial yang memerlukan sinyal clock untuk sinkronisasi di mana sinyal clock
tersebut akan tersulut pada setiap bit pengiriman data sedangkan komunikasi
asinkron tidak memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. Pengiriman data
pada komunikasi serial mikrokontroller dilakukan mulai dari bit yang paling
rendah (LSB) hingga bit yang paling tinggi (MSB).
31
Gambar 2.17 Komunikasi sinkron dan komunikasi asinkron
2.7.4.1 Komunikasi Sinkron
Sinyal clock pada komunikasi sinkron diperlukan oleh peralatan penerima
data untuk mengetahui adanya pengiriman setiap bit data. Tampak pada gambar
2.18 bahwa sinyal clock tersulut (positif edge) pada saat pengiriman bit yang
pertama dan setiap perubahan bit data. Peralatan atau komponen penerima akan
mengetahui adanya pengiriman bit yang pertama maupun perubahan bit data
dengan mendeteksi sinyal clock.
Gambar 2.18 Komunikasi data sinkron
2.7.4.2 Komunikasi Asinkron
Seperti telah disebutkan sebelumnya, komunikasi asinkron tidak
memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi, namun pengiriman data ini harus
diawali dengan start bit dan diakhiri dengan stop bit seperti tampak pada gambar
32
2.17, sinyal clock yang merupakan baud rate dari komunikasi data ini
dibangkitkan oleh masing-masing, baik penerima maupun pengirim data dengan
frekuensi yang sama.
Penerima hanya perlu mendeteksi adanya start bit sebagai awal pengiriman
data, selanjutnya komunikasi data terjadi antar dua buah shift register yang ada
pada pengirim maupun penerima. Setelah 8 bit data diterima, maka penerima akan
menunggu adanya stop bit sebagai tanda bahwa 1 byte data telah terkirim dan
penerima dapat siap untuk menunggu pengiriman data berikutnya. Pada
aplikasinya proses komunikasi asinkron ini selalu digunakan untuk mengakses
komponen-komponen yang mempunyai fasilitas UART (Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter) seperti Port Serial PC atau Port Serial mikrokontroler yang
lain.
Gambar 2.19 Komunikasi data asinkron
2.7.4.3 I2C (Inter Integrated Circuit)
Pada awal tahun 80-an, Philips Semiconductor menghubungkan sebuah
mikrokontroller dengan peralatan peripheral TV (televisi). Cara ini dikenal dengan
istilah I2C bus. I2C bus adalah antarmuka 2-wire (dua kabel) dengan satu master
dan multi-slave (memungkinkan juga untuk konfigurasi banyak master).
33
I2C terdiri dari sinyal DATA (SDA), CLOCK (SCL) dan Ground. SDA
merupakan sinyal yang selalu bi-directional (dua arah), SCL merupakan sinyal bidirectional hanya pada mode multi-master. Seperti pada gambar 2.20 output setiap
node terhubung dengan bus menggunakan Open Drain atau Open Collector dan
setiap bus mendapat pull-up resistor yang berfungsi untuk menentukan rise time.
Gambar 2.20 Dasar komunikasi I2C
Nilai resistansi ini adalah syarat untuk menentukan rise time. Nilai
resistansi kecil akan menurunkan rise time, tetapi akan menambah konsumsi arus.
Resistor 4.7 kΩ adalah nilai yang biasanya digunakan, nilai ini dapat dinaikan jika
kapasitansi jalur tinggi dan dapat diturunkan jika kapasitansi jalurnya rendah.
Kapasitansi maksimum pada kabel yang diperbolehkan adalah 400pF, sedangkan
kapasitansi peralatan yang umum (typical device capacitance) adalah 10pF.
Untuk mengawali komunikasinya, bus master (typically a microcontroller)
menempatkan alamat (address) piranti tujuan komunikasinya (slave) pada bus.
Semua piranti slave memonitor bus untuk menentukan jika piranti master
34
mengirimkan alamat untuk dirinya, karena hanya piranti dengan alamat yang
benar (tujuan master) yang berhak untuk berkomunikasi dengan master. Setelah
menentukan alamat slave tujuan, master I2C kemudian membuat sebuah start
condition (kondisi start) pada bus. Start condition ini didefinisikan sebagai sinyal
SDA low (rendah) pada saat sinyal SCL high (tinggi).
Gambar 2.21 Start bit dan stop bit
Gambar 2.22 Validitas data
Gambar di atas memperlihatkan validitas data I2C, data dapat berubah
selama clock dalam kondisi low. Data akan kembali stabil selama clock dalam
kondisi high.
35
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan menggunakan komunikasi
data I2C.
Kelebihan




Semua piranti slave dapat
diakses hanya menggunakan tiga
kabel
Biaya murah dan mudah untuk
implementasinya
Di implementasikan pada
hardware atau software
Mendukung konfigurasi multimaster
Kekurangan



Jarak dekat
Kecepatan rendah 100 KHz,
meskipun ada piranti slave 400
KHz dan 1 MHz, ini tidak dapat
bersama-sama dengan piranti
yang berkecepatan rendah
Pengalamatan piranti yang
terbatas (limited).
Gambar 2.23 Contoh antarmuka komunikasi 2-wire (I2C)
2.7.4.4 SPI (Serial Peripheral Interface)
SPI adalah antarmuka 4-wire (empat kabel) dengan satu master dan multi
slave. SPI pertama kali dikembangkan oleh Motorola. Sinyal-sinyal SPI terdiri
36
dari DATA IN, DATA OUT, CLOCK, CS (Chip Select). SPI bus merupakan
antarmuka serial sinkron yang sederhana untuk menghubungkan piranti eksternal
berkecepatan rendah menggunakan kabel dengan jumlah yang sedikit.
Pada komunikasi ini dibutuhkan clock untuk sinkronisasi serial data
masuk/keluar dari mikrokontroller. Ketika dua piranti berkomunikasi, maka salah
satu di antaranya berprilaku sebagai piranti master dan yang lainnya sebagai
piranti slave dimana piranti master sebagai pendorong/penghasil clock serial.
Komunikasi data SPI termasuk full duplex, sehingga data senantiasa dikirim dan
diterima.
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan menggunakan komunikasi
data serial SPI.
Kelebihan




Multi slave dapat diakses
menggunakan kabel yang sedikit
Biaya murah dan mudah untuk
implementasinya
Di implementasikan pada
hardware atau software
Dapat berkecepatan tinggi
(hingga lebih dari 4MHz jika di
implementasikan pada hardware)
Kekurangan


Jarak dekat
Jalur data dan clock dapat dibagi
(share) tetapi setiap piranti
memerlukan sinyal Chip Select.
37
Gambar 2.24 Antarmuka komunikasi data SPI 4-bit pada LCD
2.7.4.5 Microwire (1-wire)
Teknik antarmuka Microwire (1-wire) pertama kali dikembangkan oleh
Dallas Semiconductor (sekarang bagian dari MAXIM). Microwire merupakan
antarmuka komunikasi data satu kabel (DATA dan Ground) untuk mengalamati
berbagai periperal, sensor dan chip memori. Satu kabel membawa dua sinyal
operasi yaitu data dan power. Biasanya jaringan ini dibuat menggunakan sebuah
kabel (sepasang) dimana satu jalur membawa sinyal data dan power dan jalur
38
yang lain adalah ground. Dalam operasinya sistem ini sensitif terhadap pewaktuan
yang tepat (right timing).
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan menggunakan komunikasi
data serial Microwire.
Kelebihan




Multi slave dapat diakses hanya
menggunakan dua kabel
Biaya murah dan mudah untuk
implementasinya
Di implementasikan pada
hardware atau software
Relatif dapat mencapai jarak
jauh. Teorinya mampu mencapai
hingga 300 meter, tapi secara
praktis terbatas oleh kapasitansi
kabel dan noise.
Kekurangan


Kecepatan rendah (low speed)
Piranti slave 1-wire hanya
diproduksi oleh satu sumber
yaitu Dallas Semiconductor.
Gambar 2.25 memperlihatkan sebuah jaringan komunikasi Microwire
yang digunakan pada modul-modul peralatan pengukur suhu (temperature
measurements) buatan Dallas Semiconductor DS1820, DS2450 dan DS1822
dengan sebuah mikrokontroller.
Gambar 2.25 Jaringan Microwire (1-wire) pada pengukur suhu
39
2.7.4.6 RS232
Sebagaimana telah disebutkan di atas, bahwa dikenal dua cara komunikasi
data secara serial, yaitu komunikasi data serial sinkron dan asinkron. RS232
adalah standard komunikasi data serial asinkron. Contoh yang paling sering kita
pakai adalah komunikasi data antara komputer dengan modem, komputer dengan
komputer, komputer dengan mikrokontroller atau mikrokontroller dengan
mikrokontroller menggunakan kabel serial.
Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman
data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel
seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit data sekaligus dalam sekali
detak. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter). IC UART dibuat khusus untuk mengubah data paralel
menjadi data serial dan menerima data serial yang kemudian diubah kembali
menjadi data paralel. IC UART 8250 dari Intel merupakan salah satunya. Selain
berbentuk IC mandiri (stand alone), berbagai macam mikrokontroller ada yang
dilengkapi UART, misalnya mikrokontroller keluarga MCS51 dan PICmicro.
Pada UART, kecepatan pengiriman data (baud rate) dan fase clock pada
sisi transmitter dan pada sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan
sinkronisasi antara transmitter dan receiver. Hal ini diperlukan oleh bit “start” dan
bit “stop”. Ketika saluran transmisi dalam keadaan idle, output UART dalam
keadaan logika ‘1’. Ketika transmitter ingin mengirimkan data, output UART
akan diset lebih dulu ke logika ‘0’ untuk waktu satu bit. Sinyal ini akan dikenal
oleh receiver sebagai sinyal “start” yang digunakan untuk mensinkronkan fase
40
clocknya sehingga sinkron dengan fase clock transmitter. Selanjutnya data akan
dikirim secara serial dari bit paling rendah (bit 0) sampai bit tertinggi. Selanjutnya
akan dikirim sinyal “stop” sebagai akhir dari pengiriman data serial.
Gambar 2.26 Pengiriman data tanpa bit paritas
Kecepatan transmisi baud rate dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu.
Baud rate yang umum dipakai adalah 110, 135, 150, 300, 600, 1200, 2400, dan
9600 (bit/detik). Dalam komunikasi serial, baud rate dari kedua alat yang
berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Selanjutnya ditentukan
panjang data (6, 7 atau 8), paritas (genap, ganjil atau tanpa paritas), dan jumlah bit
stop (1, 1 ½, atau 2 bit).
Karakteristik standar sinyal komunikasi serial RS232 yang banyak
digunakan adalah yang dikembangkan oleh Electronic Industry Association and
the Telecommunications Industry Association (EIA/TIA) yang pertama kali
dipublikasikan pada tahun 1962. Standar ini hanya menyangkut komunikasi data
antara komputer (Data Terminal Equipment - DTE) dengan alat-alat pelengkap
komputer (Data Circuit-Terminating Equipment - DCE). Standar RS232 inilah
yang biasa digunakan pada port serial IBM PC kompatibel.
Standar sinyal serial RS232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai
berikut.
a. Logika ‘1’ disebut ‘mark’ terletak antara -3 Volt hingga -25 Volt
b. Logika ‘0’ disebut ‘space’ terletak antara +3 Volt hingga +25 Volt
41
c. Daerah tegangan antara -3 Volt hingga +3 Volt adalah invalid level, yaitu
daerah tegangan yang tidak memiliki level logika pasti sehingga harus
dihindari. Demikian juga level tegangan lebih negatif dari -25 Volt atau
lebih positif dari +25 Volt harus dihindari karena tegangan tersebut dapat
merusak line driver pada saluran R232.
Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data. Gambar 2.27
dan 2.28 berikut menampilan konfigurasi port serial DB9 yang umum digunakan
beserta fungsi-fungsinya.
Gambar 2.27 Serial port DB9
Gambar 2.28 Fungsi masing-masing pin DB9
Untuk dapat menggunakan port serial kita perlu mengetahui alamatnya.
Biasanya tersedia dua port serial pada CPU, yaitu COM1 dan COM2. Base
address COM1 adalah 1016 (3F8h) dan COM2 adalah 760 (2F8h). Alamat
tersebut adalah alamat yang biasa digunakan, tergantung komputer yang
42
digunakan. Tepatnya kita dapat melihat pada peta memori tempat menyimpan
alamat tersebut, yaitu memori 0000.0400h untuk base address COM1 dan memori
0000.0402h untuk base address COM2. Berikut adalah tabel register-register yang
digunakan port serial berdasarkan base address-nya.
Tabel 2.1 Nama register yang digunakan beserta alamatnya
Nama Register
COM1 COM2
TX Buffer
3F8h
2F8h
RX Buffer
Baud Rate Divisor Latch LSB
Baud Rate Divisor Latch MSB
Interrupt Enable Register
Interrupt Identification Register
3F8h
3F8h
3F9h
3F9h
3FAh
2F8h
2F8h
2F9h
2F9h
2FAh
Line Control Register
3FBh
2FBh
Modem Control Register
3FCh
2FCh
Line Status Register
3FDh
2FDh
Modem Status Register
3FEh
2FEh
Pada beberapa mikrokontroller telah terdapat hardware untuk melakukan
antarmuka komunikasi serial RS232. Jika hardware serial I/O tidak terdapat pada
mikrokontroller, maka hal ini dapat dikembangkan oleh software untuk
melakukan
komunikasi
data
serial
menggunakan
pin
I/O
lain
pada
mikrokontroller. Beberapa mikrokontroller yang telah terdapat hardware SPI
(Serial Peripheral Interface) atau I2C (Inter Integrated Circuit) sudah mendukung
komunikasi serial RS232.
Hampir semua komponen digital bekerja pada level tegangan TTL. Oleh
karena itu, untuk membentuk saluran RS232 ke mikrokontroller diperlukan
pengubahan level tegangan timbal balik antara TTL – RS232. Banyak tipe
43
konverter yang dapat melakukan hal ini, misalnya IC MAX232 dari Maxim dan
DS275 dari Dallas Semiconductor.
Gambar 2.29 Konverter TTL – RS232
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan menggunakan komunikasi
serial RS232.
Kelebihan




Antarmuka yang popular,
sehingga banyak piranti yang
telah mendukung komunikasi
serial RS232.
Relatif dapat menjangkau jarak
jauh, maksimum 50 feet untuk
baud rate rendah.
Tahan terhadap noise pada level
+/- 5 Volt atau lebih, untuk
logika 0 dan 1.
Mudah di implementasikan.
Kekurangan




Lebih cocok untuk komunikasi
sistem ke sistem, dari pada chip
ke chip atau chip ke sensor.
Kecepatan rendah untuk jarak
jauh, bahkan mikrokontroller
yang kecil untuk jarak dekat
memerlukan baud rate 115200
untuk dapat menerima data.
Single master/single slave.
Penambahan biaya untuk chip
sistem transceiver (TTL/CMOS
level RS232).
44
2.7.4.7 RS485
RS485 adalah teknik komunikasi data serial yang dikembangkan di tahun
1983 dimana dengan teknik ini, komunikasi data dapat dilakukan pada jarak yang
cukup jauh yaitu 1,2 Km. Berbeda dengan komunikasi serial RS232 yang mampu
berhubungan secara one to one, maka komunikasi RS485 selain dapat digunakan
untuk komunikasi multidrop yaitu berhubungan secara one to many dengan jarak
yang jauh teknik ini juga dapat digunakan untuk menghubungkan 32 unit beban
sekaligus hanya dengan menggunakan dua buah kabel saja tanpa memerlukan
referensi ground yang sama antara unit yang satu dengan unit lainnya.
Sistem komunikasi dengan menggunakan RS485 ini dapat digunakan
untuk komunikasi data antara 32 unit peralatan elektronik hanya dalam dua kabel
saja. Selain itu, jarak komunikasi dapat mencapai 1,6 km dengan digunakannya
kabel AWG-24 twisted pair.
Gambar 2.30 Diagram komunikasi data RS485
45
Gambar 2.31 IC 75176, industri standar RS485
Bus RS485 adalah mode transmisi balanced differential. Bus ini hanya
mempunyai dua sinyal, A dan B dengan perbedaan tegangan antara keduanya.
Karena line A sebagai referensi terhadap B maka sinyal akan high bila mendapat
input low demikian pula sebaliknya. Pada komunikasi RS485, semua peralatan
elektronik berada pada posisi penerima hingga salah satu memerlukan untuk
mengirimkan data, maka peralatan tersebut akan berpindah ke mode pengirim,
mengirimkan data dan kembali ke mode penerima. Setiap kali peralatan elektronik
tersebut hendak mengirimkan data, maka terlebih dahulu harus diperiksa, apakah
jalur yang akan digunakan sebagai media pengiriman data tersebut tidak sibuk.
Apabila jalur masih sibuk, maka peralatan tersebut harus menunggu hingga jalur
sepi.
Agar data yang dikirimkan hanya sampai ke peralatan elektronik yang
dituju, misalkan ke salah satu Slave, maka terlebih dahulu pengiriman tersebut
diawali dengan Slave ID dan dilanjutkan dengan data yang dikirimkan. Peralatan
elektronik yang lain akan menerima data tersebut, namun bila data yang diterima
46
tidak mempunyai ID yang sama dengan Slave ID yang dikirimkan, maka
peralatan tersebut harus menolak atau mengabaikan data tersebut. Namun bila
Slave ID yang dikirimkan sesuai dengan ID dari peralatan elektronik yang
menerima, maka data selanjutnya akan diambil untuk diproses lebih lanjut.
Gambar 2.32 Topologi jaringan RS485
Gambar 2.32 memperlihatkan topologi jaringan RS485, stasiun manapun
dapat berkomunikasi dengan stasiun lainnya tetapi tidak pada waktu yang
bersamaan.
Gambar 2.33 Terminating resistor pada jaringan RS485
Pada jaringan komunikasi RS485, diperlukan adanya terminating resistor
(RT). Nilai terminating resistor yang sesuai dengan impedansi karakteristik kabel
adalah sangat penting pada jaringan RS485. Sebaliknya, jika nilai terminating
resistor ini tidak sesuai maka akan dihasilkan sinyal terdistorsi yang dapat
menyebabkan terjadinya data error. Gambar 2.33 di atas memperlihatkan
penempatan terminating resistor pada jaringan RS485, dan gambar 2.34
47
memperlihatkan hasil percobaan pengaruh nilai terminating resistor terhadap
sinyal.
Gambar 2.34 Terminating resistor terhadap karakteristik sinyal
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan menggunakan komunikasi
serial RS485.
Kelebihan







Antarmuka yang popular,
sehingga banyak piranti yang
telah mendukung komunikasi
serial RS485.
Dapat mencapai jarak sangat
jauh hingga 1000 feet
Tahan terhadap noise dan
perbedaan tegangan
Di implementasikan pada
hardware dan software
Mudah di implementasikan
Banyak digunakan pada industri
otomatisasi
Kecepatan tinggi hingga 115200
baud rate.
Kekurangan


Lebih cocok untuk komunikasi
sistem ke sistem, dari pada chip
ke chip atau chip ke sensor.
Penambahan biaya untuk chip
sistem transceiver dan kabel
twisted pair dengan terminating
resistors.
48
2.7.4.8 Ethernet
Berikut ini beberapa kelebihan dan kekurangan menggunakan komunikasi
data Ethernet.
Kelebihan




Kecepatan sangat tinggi (10Mbit
hingga 100bit/s)
Jarak sangat jauh hingga 100
feet, lebih dari itu dapat
menggunakan Hubs dan Switches
Tahan terhadap noise
Banyak digunakan pada industri
otomatisasi dan ketahanan noise.
Kekurangan




Lebih cocok untuk komunikasi
sistem ke sistem, dari pada chip
ke chip atau chip ke sensor.
Penambahan biaya untuk chipset
Ethernet, transformator,
connector dan kabel khusus
Mahal dan rumit dalam
implementasinya
High code footprint.
Gambar 2.35 Contoh jaringan Ethernet MINI-MAX/51-E
49
2.8
Sistem Komunikasi
Jaringan adalah sekumpulan peralatan yang dihubungkan agar dapat saling
berkomunikasi dengan tujuan membagi sumber daya (seperti file atau data). Agar
jaringan dapat berfungsi, dibutuhkan layanan-layanan yang dapat mengatur
pembagian sumber daya. Selain itu dibutuhkan aturan-aturan (protocols) yang
mengatur komunikasi dan layanan-layanan secara umum untuk seluruh sistem
jaringan. Pada sebuah jaringan komunikasi data sedikitnya terdapat pertukaran
data antar dua entitas. Jaringan komunikasi data biasa disebut juga sistem
komunikasi.
2.8.1
Model Komunikasi
Pada gambar 2.36a menunjukkan model komunikasi sederhana, kegunaan
dasar dari sistem komunikasi ini adalah menjalankan pertukaran data antar dua
pihak. Dalam gambar 2.36b ditampilkan satu contoh khusus, yaitu komunikasi
antara sebuah client/workstation dan sebuah server yang dihubungkan dengan
sebuah jaringan telepon umum. Berikut ini elemen-elemen kunci model tersebut:
1. Source (Sumber): Alat ini membangkitkan data sehingga dapat
ditransmisikan, misalnya telepon dan PC (personal computer).
2. Transmitter (Pengirim): biasanya data yang dibangkitkan dari sistem
sumber tidak ditransmisikan secara langsung dalam bentuk aslinya.
Sebuah transmitter cukup memindah dan menandai informasi dengan cara
yang sama seperti menghasilkan sinyal-sinyal elektro-magnetik yang dapat
ditransmisikan melewati beberapa sistem transmisi berurutan. Sebagai
50
contoh, sebuah modem tugasnya menyalurkan suatu digital bit stream dari
suatu alat yang sebelumnya sudah dipersiapkan misalnya PC, dan
mentransformasikan bit stream tersebut menjadi suatu sinyal analog yang
dapat melintas melalui jalur telepon.
3. Transmission System (Sistem Transmisi): Berupa jalur transmisi tunggal
(single transmission line) atau jaringan kompleks (complex network) yang
menghubungkan antara sumber dengan destination (tujuan).
4. Receiver (Penerima): receiver menerima sinyal dari sistem transmisi dan
menggabungkannya kedalam bentuk tertentu yang dapat ditangkap oleh
tujuan. Sebagai contoh, sebuah modem akan menerima suatu sinyal analog
yang datang dari jaringan atau jalur transmisi dan mengubahnya menjadi
sutau digital bit stream.
5. Destination (Tujuan): menangkap data yang dihasilkan oleh receiver.
(a) Blok diagram umum
(b) Contoh jaringan komunikasi
Gambar 2.36 Model komunikasi sederhana
51
2.8.2
Komunikasi Data
Sebuah sistem dikatakan memiliki komunikasi data jika sedikitnya
terdapat pertukaran data antar dua entitas, dalam hal ini dimisalkan Sumber dan
Tujuan. Gambar 2.37 menunjukkan suatu perspektif baru terhadap model
komunikasi yang sebelumnya ditunjukan dalam gambar 2.36a. Kita akan
menelusuri gambar ini menggunakan surat elektronik (electronic mail) sebagai
contoh.
Gambar 2.37 Model komunikasi data sederhana
Pada gambar di atas, informasi yang dimasukan oleh User PC (m)
misalnya melalui keyboard diubah menjadi rangkaian bit dan secara singkat
ditahan didalam memori utama (g). PC dihubungkan dengan beberapa media
transmisi misalnya sebuah local network atau jaringan komunikasi telepon, lewat
suatu perangkat I/O (transmitter), dalam hal ini berupa modem. Transmitter
dihubungkan secara langsung ke media dan merubah aliran yang masuk [g(t)]
menjadi sinyal [s(t)] yang mampu untuk ditransmisikan.
Sinyal yang ditransmisikan s(t) menjadi subjek sejumlah gangguan,
sehingga memungkinkan sinyal yang diterima r(t) dapat berbeda dengan s(t).
Receiver akan berupaya menganalisis keaslian s(t), didasarkan atas r(t) dan
pengetahuannya atas media, dan menghasilkan rangkaian bit g’(t). Bit-bit ini
52
dikirim ke komputer output, dimana bit-bit tersebut secara singkat ditahan
didalam memori sebagai g’. Dalam beberapa kasus, sistem tujuan akan berupaya
untuk memperingatkan bila terjadi error, dan untuk selanjutnya bekerjasama
dengan sistem sumber sampai akhirnya mendapatkan data yang bebas dari error
(error-free data). Data-data ini kemudian diberikan kepada User melalui suatu
perangkat output, seperti printer atau layar. Pesan atau message (m’) sebagaimana
yang dilihat oleh User biasanya merupakan salinan dari pesan aslinya (m).
2.8.3
Jaringan Komunikasi Data
Seringkali, sangatlah tidak praktis saat dua perangkat komunikasi
dihubungkan secara langsung, dari ujung ke ujung. Berikut ini contoh
kemungkinan-kemungkinan yang terjadi:
1. Bila perangkat-perangkatnya merupakan bagian yang saling jauh terpisah,
misalnya berada pada jarak puluhan, ratusan meter atau lebih. Tentunya
akan memakan biaya yang banyak sekali untuk menyambung dan
menghubungkannya.
2. Jika terdapat serangkaian perangkat, masing-masing membutuhkan
jaringan untuk menghubungkan satu sama lain pada waktu-waktu yang
berbeda. Maka sangatlah tidak praktis bila harus menyediakan kabel untuk
menghubungkan masing-masing bagian perangkat tersebut.
Solusi bila terjadi masalah seperti ini adalah dengan cara menghubungkan
masing-masing
perangkat
tersebut
dengan
suatu
jaringan
komuniasi
(communication network). Gambar 2.38 menghubungkan pembahasan masalah ini
53
dengan gambar 2.36a, serta ditampilkan pula dua kategori utama yang dianjurkan
dimana biasanya jaringan komunikasi diklasifikasikan, dalam hal ini adalah Wide
Area Network (WAN) dan Local Area Networks (LAN). Berikut ini adalah tabel
klasifikasi jaringan komunikasi.
Tabel 2.2 Klasifikasi jaringan komunikasi
Berdasarkan koneksi
-
Broadcast Links
(keterhubungan)
-
Poin-to-Point Links
-
Local Area Network (LAN)
-
Metropolitan Area Networl (MAN)
-
Wide Area Network (WAN)
-
Internetwork (Internet)
-
Bus
-
Star
-
Ring, dan lain-lain.
-
Ethernet
-
Token Ring, dan lain-lain.
-
Peer-to-Peer
-
Client/Server
-
Hybrid
Berdasarkan skala
Berdasarkan topologi
Berdasarkan protokol
Berdasarkan arsitektur
54
Gambar 2.38 Model jaringan sederhana
Pada gambar di atas diperlihatkan model jaringan sederhana sebagai solusi
untuk menggabungkan beberapa perangkat komunikasi.
55
2.9
Chipcon CC1100
Gambar 2.39 Chip RF Transceiver Chipcon CC1100
2.9.1
Deskripsi Chipcon CC1100
CC1100 merupakan sebuah chip transceiver UHF yang dirancang untuk
aplikasi wireless berdaya rendah. Rangkaiannya disusun untuk ISM (Industrial,
Scientific and Medical) dan SRD (Short Range Device) dengan band frekuensi
pada 315, 433, 868 dan 915 MHz, tetapi dapat dengan mudah diprogram untuk
beroperasi pada band frekuensi lain antara 300-348 MHz, 400-464 MHz dan 800928 MHz.
RF transceiver CC1100 diintegrasikan dengan sebuah modem baseband.
Modem ini mendukung berbagai format modulasi dengan data rate hingga 500
kbps. Jarak komunikasi dapat ditambah dengan mengaktifkan pilihan Forward
Error Correction yang diintegrasikan pada modem.
56
CC1100 menyediakan dukungan hardware yang luas untuk packet
handling, data buffering, burst transmissions, clear channel assessment, link
quality indication dan wake-on radio. Pokok parameter operasi dan 64-byte FIFO
(First-In First-Out) transmit/receive CC1100 dapat dikontrol melalui antarmuka
SPI. Pada sistem tipikalnya, CC1100 akan digunakan bersamaan dengan sebuah
mikrokontroller dan beberapa komponen pasif tambahan. CC1100 adalah bagian
dari teknologi Chipcon generasi ke-4 (4th generation) yang berlandaskan teknologi
CMOS 0,18 µm.
2.9.2
Fitur-Fitur Chipcon CC1100
Dibawah ini beberapa fitur Chipcon CC1100, untuk selengkapnya lihat
pada lampiran Chipcon CC1100.
a. Berukuran kecil (QLP 4x4 mm, 20 pin)
b. Chip RF transceiver UHF
c. Band frekuensi: 300-348 MHz, 400-464 MHz dan 800-928 MHz
d. Sensitivitas tinggi (-110 dBm pada 1,2 kbps, packet error rate 1%)
e. Programmable data rate hingga 500 kbps
f. Konsumsi daya rendah (15,4 mA pada RX, 1,2 kbps, 433 MHz)
g. Programmable baseband modem
h. Ideal untuk beroperasi pada multi-channel
i. Antarmuka SPI yang efisien: semua register dapat diprogram dengan satu
“burst” transfer.
j. Mendukung untuk mode transmit/receive asinkron.
57
2.9.3
Kondisi Pengoperasian
Tabel 2.3 Kondisi pengoperasian CC1100
Parameter
Suhu
Catu daya
2.9.4
Min
-40
1,8
Max
85
3,6
Satuan
o
C
V
Kondisi
Semua pin catu daya harus
mempunyai tegangan yang sama
Karakteristik Umum
Tabel 2.4 Karakteristik umum CC1100
Parameter
Frekuensi
Data rate
2.9.5
Min
300
400
800
1,2
1,2
26
Max
348
464
928
500
250
500
Satuan
MHz
MHz
MHz
kbps
kbps
kbps
Keterangan
FSK
GFSK, OOK dan ASK
(bentuk)
MSK
(disebut
differential offset QPSK)
Konfigurasi Pin Chipcon CC1100
Gambar 2.40 Konfigurasi pin Chipcon CC1100
juga
58
Tabel 2.5 Deskripsi pin Chipcon CC1100