Modul-6 Interface Serial-Komunikasi Data [PDF]

Citation preview

MODUL-6 INTERFACE SERIAL 6.1 Pendahuluan Antarmuka (interface) adalah suatu piranti yang menghubungkan terminal (DTE) dengan modem (DCE) yang akan memastikan bahwa kesesuaian elektris dan mekanis telah



diperoleh.



International



Standards Sector



Telecommunication



Union-



Telecommunication



(ITU-T) dan Electronic Industries Association (EIA) sudah



menentukan spesifikasi interface yang berhubungan dengan kesesuaian elektris dan mekanis serta uraian fungsional dari circuit interface. 6.2. Interface RS232 Kedua rekomendasi interface V24 dari ITU-T (dahulu dikenal dengan CCITT) dan RS 232 dari EIA sangat mirip dan dapat bekerja pada bit rate hingga 20 kbps pada jarak maksimum 50 ft (15 m). Spesifikasi RS232 memberikan uraian lengkap dari interface V24 dan V28 ditambah hal-hal yang diperlukan untuk pelaksanaannya. Diagram sambungan circuit interface RS232 ditunjukkan pada gambar 6.1. Penamaan



Komputer atau Terminal data



2 : CT103



:



TD : Kirim data



3 : CT104



:



RD : Terima data



4 : CT105



:



RTS : Permintaan untuk



5 : CT106



:



CTS : Bebas mengirim



6 : CT107



:



DSR : Data siap



8 : CT109



:



DCD : Detektor isyarat jalur



22: CT125



:



RI



20 : CT108.2 :



: Penunjuk panggilan



M O D E M



Ke jalur



DTR : Terminal data siap



1 : CT101



:



GND : Protective ground



7 : CT102



:



GND : Signal ground



Nomor pin Konektor 25 pin



Gambar 6.1 Sambungan terminal asinkron dengan modem 1



6.2.1 Uraian fungsi-fungsi circuit terpenting. a. CT102 (AB/GND) : Menunjukkan titik acuan dimana semua tegangan circuit (CT) Diukur. b. CT103 (BA/TD/SD) : Data dikirim dari terminal data (komputer) ke modem melewati circuit ini. c. CT104 (BB/RD) : Data dikirim dari modem ke terminal melewati CT104 d. CT105 (CA/RTS/RS) : Biner 0 atau isyarat kontrol ON ditempatkan pada CT105 oleh terminal dan memberitahukan modem bahwa terminal mempunyai data untuk dikirim. e. CT106 (CB/CTS/CS/RFS) : Biner 0 ditempatkan pada CT106 oleh modem untuk memberitahu terminal bahwa data dapat dikirim. f. CT109 (CF/RLSD/DCD) : Biner 0 ditempatkan pada CT109 oleh modem untuk memberitahu terminal bahwa modem akan menerima data yang datang. g. CT 107 (CC/DSR/MR) : CT107 digunakan oleh modem untuk memberitahu terminal bahwa modem akan bekerja. h. CT08.1 (CDSL) : Biner 0 dari terminal pada CT108.1 akan memberitahu modem untuk menyambung circuit pengubah isyarat ke jalur, ini terjadi setelah tegangan positip ditempatkan pada circuit CT125 (CE/RI) oleh modem untuk memberitahu terminal bahwa isyarat pemanggil dari jalur telah diterima. i. CT108.2 (CD/DTR) : Terminal menggunakan CT108.2 untuk memberitahu modem siap meneruskan data. 6.2.2 Prinsip kerja interface RS232 Urutan kejadian pengiriman data dari terminal pengirim ke terminal penerima yang berhasil adalah : a. Pengirim diaktifkan, kemudian mengirimkan aliran bit ke jalur. b. Modem



tujuan



mendeteksi



aliran



bit



dan



menggunakannya



untuk



menyesuaikannya dengan pengirim. c. Pengiriman data dapat dilaksanakan, dan d. Modem pengirim mati dengan sendirinya setelah semua data yang dikirim diberikan waktu yang cukup untuk sampai pada penerima. 2



Untuk lebih jelas, pada gambar 6.2 ditunjukkan diagram waktu isyarat kontrol dan isyarat data kerja suatu interface RS232. DSR RTS



M CTS



O



D TD



E M



Training sequence



Bit-bit data



A



Bitdat



DCD



Training sequence



RD Waktu tunda propagasi



Bit-bit data



DSR



M O D E M



Waktu tunda propagasi



DCD



RD



Training sequence



B Bit-bit data



RTS CTS



TD



Training sequence Bit-bit data



Gambar 6.2 Prinsip kerja circuit V24 / RS232. Tegangan tinggi = untuk circuit kendali ON Tegangan rendah = untuk circuit kendali OFF 3



6.2.3 Karakteristik listrik RS232



Driver



Terminator Circuit Interface RS232 RRRS232 RRS232 Ro



RL



CL



Co



Gambar 6.3 Spesifikasi listrik RS232 RS232 menggunakan sebuah kabel 25 kawat yang kompatibel dengan konektor DB25. Kapasitansi beban terminal dari terminal dari kabel ditentukan 2500 pF yang meliput kapasitansi kabel. Impedansi pada ujung terminator harus diantara 3000 ohm dan 7000 ohm dan impedansi output harus lebih besar dari 300 ohm. Tabel 6.1 Spesifikasi tegangan dari interface RS232. Pin data Logika 1 Driver Terminator



Logika 0



-5 V s/d -15 V -3 V s/d - 25 V



+5 V s/d +15 V +3 V s/d +25 V Pin kontrol



Enable ON Driver Terminator



+5 V s/d +15 V +3 V s/d +25 V



Disable OFF -5 V s/d -15 V -3 V s/d -25 V



Dari tabel 6.1 dapat dilihat bahwa daerah transisi untuk isyarat kontrol maupun untuk isyarat data pada terminator –3 V hingga +3 V dan pada driver –5 V hingga +5 V.



4



Contoh 6-1: DTE dalam modus start/stop mengirimkan karakter F, parity ganjil, bit stop 1 bit, kode ASCII. DTE disambungkan ke DCE menggunakan interface RS232. Gambarkan bentuk gelombang sinyal yang diterima oleh DCE. Solusi: Dari tabel 6.1, Untuk interface RS232: Jika data yang diterima logika 1 maka tegangan: -3 Volt sampai dengan - 25 Volt Jika data yang diterima logika 0 maka tegangan: +3 Volt sampai dengan +25 Volt Dari Modul-4 pada subbagian 4.2 : Bit start selalu satu bit dan selalu logika 0. Bit stop selalu logika 1 dan pada contoh 6-1 ini, bit stop adalah 1 bit. Pada transmisi asinkron (start/stop), bit pertama yang dikirimkan adalah bit start, kemudian diikuti oleh bit b0 (LSB) dari karakter, seterusnya bit b1, b2, b3, b4, b5, b6 (MSB), bit parity (P), dan terakhir bit stop. Lihat Gambar 4.2 Format transmisi asinkron (start/stop) pada Modul-4. Sehingga gambar bentuk gelombang sinyal yang diterima oleh DCE adalah seperti



ditunjukkan gambar 6.4. Untuk karakter F, parity ganjil, kode ASCII: P b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 0 1 0 0 0 1 1 0



Gambar 6.4 Gambar bentuk gelombang sinyal yang diterima oleh DCE



5



6.2.4 Sambungan tanpa modem. Jika dua stasiun yang berhubungan, berdekatan lokasinya, tidak selalu diperlukan modem. Interface RS232 digolongkan sebagai interface diantara DTE dan DCE. Gambar 6.5 menunjukkan dua cara sambungan tanpa modem yaitu dengan konektor 25 pin atau konektor 9 pin pada port serial komputer. DTE-B



DTE-A 2



2



3



3



4



4



5



5



8



8



6



6



20



20



7



7 1 a).



DTE-A



DTE-B 3 2 7 8 1 6 4 5 9



3 2 7



Tidak disambungkan



8 1 6 4 5 9



b). Gambar 6.5 Sambungan terminal asinkron tanpa modem. a. Dengan konektor 25 pin. b. dengan konektor 9 pin. 6



Tabel 6.2 memberikan perincian interface RS232 dan pin ekivalen V24 (ITU-T), baik untuk konektor 25 pin maupun untuk konektor 9 pin. Tabel 6.2 Uraian fungsi circuit RS232. No. Pin Circuit Label Konektor RS232 25 pin 9 pin



1 2 3 4 5 6 7 8 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25



3 2 7 8 6 5 1



4 9



CT101 CT103 CT104 CT105 CT106 CT107 CT102 CT109 CT122 CT121 CT118 CT114 CT119 CT115 CT120 CT108.2 CT110 CT125 CT111 CT113 CT112



AA BA BB CA CB CC AB CF SCF SCB SBA DB SSB DD ll SCA CD RL CE CH DA TM



Nama



Protective ground (GND) Transmitted data (TXD) Received data (RXD) Request to send (RTS) Ready for sending (RFS) Data set ready (DSR) Signal return earth (GND) Received line signal detector (DCD) Secondary received line signal detector Secondary clear to send Secondary transmitted data Transmitted signal timing Secondary received data Received signal timing Local loopback Secondary request to send Data terminal ready (DTR) Signal quality detektor Ring indicator (RI) Data signal rate detektor Transmitted signal timing Data signal rate selected



6.3. Interface RS449. RS449 menjelaskan secara rinci dua kabel : Satu dengan 37 kawat yang digunakan untuk transmisi data serial, dan satunya lagi dengan 9 kawat yang digunakan untuk kanal diagnosa sekunder. Tabel 6.3 memberikan daftar 37 pin dari kabel primer RS449 dan penamaannya, dan tabel 6.4 memberikan daftar 9 pin dari kabel diagnosa. Spesifikasi listrik yang digunakan pada RS449 diuraikan pada standard RS422 atau RS 423. Standard RS422 menjelaskan secara rinci kabel interface balanced yang beroperasi pada bit rate hingga 10 Mbps dan span jarak hingga 1200 m . Ini bukan berarti bahwa 7



pada 10 Mbps dapat ditransmisikan pada jarak 1200 m. Pada 10 Mbps maksimum pada jarak 15 m, dan pada jarak maksimum 1200m maksimumpada bit rate 90 kbps. Standard RS423



menjelaskan dengan rinci kabel interface unbalanced yang beroperasi pada



kecepatan maksimum 100 kbps dan pada span jarak maksimum 90 m. Tabel 6.3 Uraian fungsi circuit interface RS449 kanal primer Nomor pin



Mnemonic



1 2 3,21 4,22 5,23 6,24 7,25 8,26 9,27 10 11,29 12,30 13,31 14 15 16 17,23 18 19 20 28 32 33 34 36 37



None SI None SD ST RD RS RT CS LL DM TR RR RL IC SF/SR TT TM SG RC IS SS SQ NS SB SC



Nama circuit



Shield Signaling rate indicator Spare Send data Send timing Receive data Request to send Receive timing Clear to send Local loopback Data mode Terminal ready Receive ready Remote loopback Incoming call Select frequency/Signaling rate Terminal timing Test mode Signal ground Receive common Terminal in service Select Standby Signal quality New signal Standby indicator Send common



6.4 Universal Serial Bus (USB) USB adalah singkatan dari Universal Serial Bus dan merupakan media penghubung antara komputer dengan perangkat-perangkat elektronik lainnya seperti Mouse, Keyboard, Printer, Scanner, Ponsel, Flash Drive, DVD writer, Konsol Permainan, 8



Kamera,



Modem



dan



bahkan



digunakan



sebagai



media



penghubung



untuk



mengendalikan alat-alat uji dan mesin-mesin produksi. Teknologi koneksi USB yang dikembangkan pada pertengahan tahun 1990-an ini telah menjadi standar untuk hampir semua komputer dan ponsel serta peralatan elektronik lainnya. USB juga dijadikan standar untuk pengisian baterai untuk ponsel dan beberapa perangkat elektronik lainnya. Versi pertama USB (versi 1.0) dirilis pada bulan Januari 1996 untuk penggunaan komersil memiliki kecepatan transfer data hingga 1,5 Mbit/s (mega bit per detik) dan dapat mendukung 127 jenis perangkat peripheral eksternal. Saat ini, Teknologi USB telah berkembang dan berevolusi dengan kecepatan transfer data yang lebih tinggi yaitu berkecepatan



hingga



20



Gbit/s



(giga



bit



per



detik).



Pada tabel 6.4 ditunjukkan perkembangan USB mulai dari versi USB 1.0 hingga saat ini telah mencapai versi USB 3.2. Tabel 6.4 Perkembangan USB Kecepatan Transfer Versi USB



Waktu Rilis



Data



USB 1.0



Januari 1996



1,5 Mbit/s



USB 1.1



Agustus 1998



12 Mbit/s



USB 2.0



April 2000



480 Mbit/s



USB 3.0



November 2008



5 Gbit/s



USB 3.1



Juli 2013



10 Gbit/s



USB 3.2



September 2017



20 Gbit/s



6.4.1 Cara atau model transfer data pada USB Terdapat 4 cara atau model transfer data/informasi pada USB yang digunakan untuk melakukan komunikasi dengan komputer. Keempat cara atau model transfer tersebut diantaranya adalah sebagai berikut :



9







Control Transfer – jenis transfer ini digunakan untuk mentransfer informasi kontrol sambil mengidentifikasi dan mengkonfigurasikan perangkat yang terhubung.







Bulk Transfer – dalam jenis transfer ini, data dalam jumlah besar ditransferkan dan diverifikasi kebenaran datanya. Jenis transfer ini biasanya digunakan pada Printer.







Interrupt Transfer – Transfer data jenis ini untuk mentransmisikan data kecil secepatnya mungkin (immediate). Interrupt Transfer ini biasanya digunakan pada mouse dan keyboard.







Isochronous Transfer – Jenis transfer ini biasanya digunakan untuk pemindahan data atau streaming data secara cepat dan real time. Waktu merupakan faktor terpenting pada Isochronous Transfer ini.



6.4.2 Transaksi pada USB Dalam satu kali transaksi, USB dapat mengirimkan 3 paket informasi yaitu : 



Token Packet, yaitu paket yang selalu dikirimkan oleh Host.







Data Packet, yaitu paket yang dapat dikirimkan oleh Host maupun perangkat.







Handshake Packet, yaitu paket yang berisikan informasi tentang sukses atau gagalnya penerimaan paket data. Perangkat dapat mengirimkan Handshake Packet ke Komputer ataupun sebaliknya Komputer juga dapat mengirimkan Handshake packet ke Perangkat untuk melakukan koreksi terhadap kesalahan.



6.4.3 Sistem arsitektur USB USB dikendalikan oleh Host, dapat beberapa perangkat yang terhubung ke komputer namun hanya satu host yang mengendalikan satu bus. Host berfungsi sebagai Master sedangkan Perangkat atau Peripheral bertindak sebagai Slave. Host bertanggung jawab mengelola koneksi, transaksi dan penjadwalan bandwidth. Sistem USB menggunakan topologi berjenjang yang terdiri dari pengalamatan 7 bit. Dengan peng-alamat-an 7 bit tersebut, USB dapat mendukung hingga 127 perangkat sekaligus.



10



Kabel yang digunakan terdiri 4 kabel yang masing-masing konduktor dibungkus dengan Isolator (shielded wire). Dari 4 kabel tersebut, terdiri dari dua kabel wire adalah untuk sumber daya listrik (+5V dan ground) sedangkan duanya lagi berbentuk twisted paired yang digunakan untuk transmisi data. 6.4.4 Kelebihan penggunaan USB Berikut ini adalah beberapa keuntungan atau kelebihan penggunaan teknologi USB. 



Mudah digunakan, USB dapat melakukan konfigurasi secara otomatis (auto configuration) dan mendukung Single Interface untuk beberapa perangkat serta mudah untuk melakukan ekspansi atau penambahan (jika port USB pada komputer tidak mencukupi, kita dapat menambahkannya dengan USB hub dengan harga yang relatif murah juga). Ukurannya juga lebih kecil dibanding dengan teknologi lainnya seperti RS-232 ataupun Parallel port.







Berkecepatan tinggi, yaitu dapat melakukan komunikasi data hingga 20 Gbit/s (USB versi 3.2).







Keandalan atau Reliability yang tinggi, Protokol USB dapat mendeteksi terjadinya kesalahan pengiriman data dan mengirimkan pemberitahuan agar dapat mengirimkan datanya kembali.







Lebih hemat biaya, karena penggunaan yang sangat luas, semua jenis komponen dan konektor maupun kabel juga diproduksi secara massal dengan jumlah yang banyak sehingga dapat menekan biaya produksi dan dapat menawarkan harga yang lebih murah.







Penggunaan daya yang lebih kecil, USB pada umumnya bekerja di tegangan +5V dan mengkonsumsi arus listrik beberapa miliampere saja.



6.4.5 Tipe-tipe konektor USB Meskipun dikatakan Standar, USB masih juga memiliki beberapa jenis konektor tergantung pada perangkat dan teknologi yang dipakainya. Pada sebuah kabel USB, terdapat dua konektor yaitu Plug (bagian yang dipasangkan dengan Komputer) dan



11



konektor Receptacle yang pada umumnya di pasangkan pada peripheral yang akan dihubungkan ke Komputer. Gambar 6.6 menunjukkan tipe-tipe konektor USB.



Gambar 6.6 Tipe-tipe konektor USB. 6.4.5.1 Konektor USB tipe A (type-A USB connector) Sebagian besar Kabel USB memiliki konektor USB Tipe A di satu sisi, karena Konektor USB Tipe A yang berbentuk persegi panjang inilah yang dipasangkan pada bagian komputer. PC atau Komputer Personal pada umumnya memiliki beberapa port USB Tipe A. Perangkat-perangkat seperti keyboard dan mouse juga menggunakan konektor USB Tipe A di satu sisinya. Beberapa jenis adaptor yang dipergunakan oleh perangkatperangkat elektronik portabel juga memiliki port USB Tipe A untuk melakukan pengisian ulang baterainya. Nama resmi konektor USB Tipe A ini adalah USB Standard A. 6.4.5.2 Konektor USB tipe B (type-B USB connector) Nama resmi konektor USB Tipe B ini adalah USB Standard B. Konektor USB Tipe B berbentuk bujur sangkar dengan sedikit lekukan di kedua sudut atas. Jenis Konektor USB Tipe B ini biasanya digunakan oleh Printer ataupun Scanner dan tidak sepopuler USB Tipe-A.



12



6.4.5.3 Konektor mini USB Konektor Mini USB ini banyak digunakan pada perangkat ponsel maupun kamera sebelum konektor Micro USB muncul. Bentuk Konektor Mini USB ini lebih kecil dibanding dengan Konektor USB Tipe A ataupun Konektor Tipe B. Saat ini, konektor USB jenis ini sudah jarang dipergunakan pada perangkat-perangkat elektronik dengan teknologi terbaru. Konektor Mini USB ini memiliki 2 jenis bentuk yaitu Mini USB A dan Mini USB B. 6.4.5.4 Konektor micro USB Konektor Micro USB merupakan standar Konektor USB yang paling banyak digunakan di perangkat mobile dan portable saat ini. Hampir semua produsen perangkat elektronik tersebut mengadopsinya. Konektor Micro USB ini juga memiliki 2 jenis bentuk yaitu Micro USB A dan Micro USB B. 6.4.5.5 Konektor USB tipe C (type-C USB connector) Konektor USB Tipe C merupakan jenis Konektor USB yang dapat dipasangkan terbalik atau dalam bahasa Inggris disebut dengan “reversible”. Saat ini sudah banyak Smartphone, Tablet PC dan Laptop yang menggunakan Konektor USB Tipe C ini. Secara resmi, USB jenis ini disebut dengan USB Type C. 6.4.5.6 Pin-pin dari kabel USB tipe A, B 2.0, B 3.0 USB adalah sebuah serial bus. Kabel USB menyediakan empat jalur, dua konduktor dayadan dua konduktor sinyal/data terpilin (twisted). Perangkat USB yang menggunakan perangkat bandwidth kecepatan penuh harus memiliki suatu pasangan terpilin konduktorkonduktor D+ dan D-. Data ditransfer melalui konektor-konektor D+ dan D-, sedangkan konektor-konektor Vcc dan Ground (GND) menyediakan daya ke perangkat USB. Gambar 6.7 menunjukkan fungsi pin-pin USB. Tabel 6.5 menunjukkan koneksi-koneksi pin-pin konektor USB tipe A dan tipe B. Vcc = +5 volt, D+ = Data+ dan D- = Data-.



13



Gambar 6.7 Fungsi pin-pin USB Koneksi kabel dari USB tipe A, ditunjukkan gambar 6.8. Tabel 6.5 Koneksi-koneksi pin-pin konektor USB tipe A dan tipe B Pin



Warna kabel



Nama sinyal



1



Red



+5volt



2



White



D-



3



Green



D+



4



Black



Ground



Shell (pelindung luar)



Drain wire



Shield



Gambar 6.8 Koneksi kabel dari USB tipe A.



14