BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Teori – Teori Dasar
2.1.1 Teori FriendlyARM Mini2440. Dalam perkembangan ARM 2 yang sekarang sudah mulai banyak digunakan mulai dari Kalkulator, Handphone, Alat Kontrol, TV, sampai komputer, akhirnya ARM membuat sebuah board 3 yang lebih praktis penggunaannya yang biasanya digunakan sebagai modul projek yang sudah dilengkapi berbagai komponen seperti RTC (Real Time Clock), Ethernet Port(RJ45), Serial Port, GPIO (General Purpose Input/Output), LCD Konektor, Soket SD Card, USB Port, Stereo Output, dan lain-lain. Semua komponen tersebut sudah dikemas dalam board FriendlyARM Mini2440 ini. FriendlyARM Mini2440 Merupakan bentuk efisien dari ARM9 dengan menggunakan mikroprosesor Samsung S3C2440. ARM memiliki arsitektur 32-bit RISC yang dikembangkan oleh ARM Limited yang dikenal juga sebagai Advanced RISC Machine.
2
ARM (Advanced RISC Machine) merupakan sebuah prosesor arsitektur RISC 32bit.
3
Board disini dimaksud merupakan sebuah printed circuit board dimana terdapat beberapa komponen dan jalur elektronik
didalamnya.
8
Dibawah ini dapat dilihat gambar dari FriendlyARM Mini2440 dengan LCD 3.5inch serta gambar komponen yang terdapat pada board tersebut.
Gambar 2.1 , FriendlyARM Mini2440 dengan LCD 3.5inch.
9
Gambar 2.2 , Komponen FriendlyARM Mini2440
Menurut datasheetnya, spesifikasi dari FriendlyARM Mini2440 sebagai berikut : •
CPU Prosesor : Samsung S3C2440A ARM920T dengan kecepatan 400MHz – 533MHz.
•
SDRAM : 64MB SDRAM, 32 bit BUS, dengan memiliki frekuensi sampai 100MHz.
•
FLASH : On-board 64MB / 128MB / 256MB / 1GB NAND Flash dan 2MB NOR Flash dengan BIOS sudah terinstal didalamnya.
10
•
LCD : Pada Mini2440 sudah dilengkapi LCD konektor yang dapat mensupport LCD: o LCD tipe SIN display mensupport black and white, 4 gray-scale, 16 gray-scale, 256-color, 40960-color dari ukuran 3.5 – 12.1 inch dengan resolusi 1024x768. o LCD tipe TFT display mensupport black and white, 4 gray-scale, 16 gray-scale, 256-color, 64000-color dari ukuran 3.5 – 12.1 inchi dengan resolusi 1024x768.
•
Interface dan Resource : o Memiliki 1 interface Ethernet RJ45 support sampai 100MBbps (menggunakan chip DM9000). o Memiliki 3 Serial port. o Memiliki 1 USB host. o Memiliki 1 USB slave (interface B-Type). o Memiliki 1 channel stereo audio output. o Memiliki 1 interface 10 pin JTAG. o Memiliki 4 LED. o Memiliki 6 push button. o Memiliki 1 buzzer PWM control. o Memiliki
1
adjustable
resistor,
analog-to-digital
converter for A/D test. o Memiliki 1 I2C bus dengan chip AT24C08. o Memiliki 1 interface 20pin kamera.
11
o Memiliki real-time-clock baterai pada board. o Memiliki Power interface (5V). •
Clock Source : Memiliki 12MHz pasif Kristal.
•
RTC (real time clock).
•
Ekspansi interface : o 34 pin 2.0mm interface GPIO o 40 pin 2.0mm interface system bus.
•
Dimensi : 100mm x 100mm.
•
Mensupport Operating Sistem : o Linux 2.6.29. o Windows CE .NET 5.0. o Android.
2.1.1.1.
Alokasi Alamat dan penjelasan untuk penempatan sinyal. Microcontroller S3C2440 mensupport dua mode boot dari
NAND Flash dan juga boot dari NOR Flash. Penjelasan Konfigurasi dari Boot mode dapat dilihat dari gambar memori map dibawah ini.
12
Gambar 2.3 , Alokasi Memori dari Mini2440.
Saat NOR/NAND switch dalam posisi NOR, sistem akan menyesuaikannya dalam map memori kiri gambar diatas. Jika dalam posisi NAND memori map akan menyesuaikannya seperti pada bagian kanan gambar diatas. (SFR area merupakan alamat special control register)
2.1.1.2.
Sistem penyimpanan pada SDRAM Mini2440 memiliki dua chip external SDRAM dengan total
masing-masing 32M byte atau 64M byte . dengan lebar data bus 32 bit
13
untuk kecepatan maksimum. Chip CPU memilih nGCS6 untuk digunakan sebagai pemilihan tempat pada SDRAM di alamat 0x3000 0000. Berikut ini gambar dari chip yang digunakan dan konfigurasi pada SDRAM mini2440 :
Gambar 2.4 , External SDRAM pada mini2440.
2.1.1.3.
Sistem penyimpanan pada FLASH. Mini2440 memiliki dua jenis flash, mode pertama adalah
2MByte Nor Flash, dengan model SST39VF1601 (untuk digunakan dalam pemprograman JTAG). Mode kedua adalah 64(128,256)MByte Nand Flash dengan model K9F1208 ( mengecek sebelum flashinf dengan JTAG) S3C2440 mensupport flash yang mana saja. Switch S2 digunakan untuk memilih mode Nanda tau Nor Flash. Dibawah ini gambar dan konfigurasi pin dari Nand dan Nor Flash pada mini2440 :
14
Gambar 2.5 , Nand dan Nor Flash pada mini2440.
2.1.1.4.
Power Supply / Regulator Power supply dari Mini2440 sangat simple dan membutuhkan
sumber daya 5V power supply dari sebuah adapter yang disambungkan ke modul FriendlyARM ini.
Dalam modul ini terdapat 3 buah
regulator yang digunakan yakni 3.3V, 1.8V, dan 1.25V. Berikut ini adalah regulator yang digunakan pada mini2440 :
15
Gambar 2.6 , Regulator pada mini2440.
2.1.1.5.
Konektor Serial pada mini2440. Chip Samsung S3C2440 mensupport tiga serial port UART0,
UART1, UART2. Masing-masing memiliki konektor dengan TTL level signal dan juga terkoneksi ke CON4(GPIO konektor).
Gambar 2.7 , Konektor serial pada mini2440.
16
2.1.1.6.
Network Interface Mini2440 menggunakan sebuah chip DM9000 dengan network
transformer dan sebuah RJ45 konektor. Biasanya kabel Cat5e dapat dihubungkan dari mini2440 ke computer router atau switch. Konfigurasi IP dapat dilakukan pada software dan diset sesuai keinginan.
Gambar 2.8 , Ethernet Port pada Mini2440.
2.1.2 Teori Microcontroller AVR ATMEGA16.
Penggunaan Microcontroller AVR ATMEGA16 pada proyek ini digunakan sebagai elektronik divice untuk menghitung dan mengkalibrasi data yang dikirim dan diterima dari sensor SHT11 dan juga AVR ini digunakan untuk mengirimkan data pengukuran dan kalibrasi ke device lain dengan komunikasi serial.
17
Berdasarkan datasheetnya microcontroller AVR ATMEGA16 ini memiliki fitur - fitur sebagai berikut :
High-performance, Low-power AVR® 8-bit Microcontroller
Advanced RISC Architecture •
131 Powerful Instructions – Most Single-clock Cycle Execution
•
32 x 8 General Purpose Working Registers
•
Fully Static Operation
•
Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz
•
On-chip 2-cycle Multiplier
Nonvolatile Program and Data Memories •
16K Bytes of In-System Self-Programmable Flash : Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles
•
Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits : In-System Programming by On-chip Boot Program, True Read-While-Write Operation
•
512 Bytes EEPROM : Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles
•
1K Byte Internal SRAM
•
Programming Lock for Software Security
JTAG (IEEE std. 1149.1 Compliant) Interface
18
•
Boundary-scan Capabilities According to the JTAG Standard
•
Extensive On-chip Debug Support
•
Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits through the JTAG Interface
Peripheral Features •
Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes
•
One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode
•
Real Time Counter with Separate Oscillator
•
Four PWM Channels
•
8-channel, 10-bit ADC • 8 Single-ended Channels • 7 Differential Channels in TQFP Package Only • 2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x
•
Byte-oriented Two-wire Serial Interface
•
Programmable Serial USART
•
Master/Slave SPI Serial Interface
•
Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator
•
On-chip Analog Comparator
19
Special Microcontroller Features •
Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
•
Internal Calibrated RC Oscillator
•
External and Internal Interrupt Sources
•
Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby
I/O and Packages •
32 Programmable I/O Lines
•
40-pin PDIP, 44-lead TQFP, and 44-pad MLF
Operating Voltages •
2.7 - 5.5V for ATmega16L
•
4.5 - 5.5V for ATmega16
Speed Grades •
0 - 8 MHz for ATmega16L
•
0 - 16 MHz for ATmega16
20
Dibawah ini merupakan konfigurasi pin dan blok diagram dari AVR ATmega16 :
Gambar 2.9 , Konfigurasi Pin ATMEGA16.
21
Gambar 2.10 , Blok diagram dari ATMEGA16
Berikut ini adalah penjelasan dari pin yang ada pada ATMEGA16 :
VCC : Merupakan pin untuk tegangan input. GND : Merupakan pin untuk tegangan ground. PORTA (PA7 .. PA0) : Merupakan 8bit directional I/O port. Yang memiliki internal pullup resistor. PORT A memiliki
22
fungsi khusus sebagai ADC disetiap pinnya. Ini merupakan salah satu kelebihan AVR memiliki internal ADC. PORTB (PB7 .. PB0) : Merupakan 8bit directional I/O port. Yang memiliki internal pullup resistor. PORT B memiliki fungsi khusus pada masing – masing pinnya ditunjukkan pada table dibawah ini:
Pin PORTB.7 PORTB.6 PORTB.5 PORTB.4 PORTB.3 PORTB.2 PORTB.1 PORTB.0
Fungsi Khusus SCK (SPI Bus Serial Clock) MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output) MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input) SS (SPI Slave Select Input) AIN1 (Analog Comparator Negative Input) AC0 (Timer/ Counter0 Output Compare Match Output) AIN1 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interupt 2 Input) T1 (Timer/ Counter 1 External Counter Inpu ) T0 (Timer/ Counter0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input Output) Tabel 2.1 , Fungsi khusus Port B pada ATMEGA16
23
PORTC (PC7 .. PC0) : Merupakan 8bit directional I/O port. Yang memiliki internal pullup resistor. PORT C memiliki fungsi khusus pada masing – masing pinnya ditunjukkan pada table dibawah ini:
Pin PORTC.7 PORTC.6 PORTC.5 PORTC.4 PORTC.3 PORTC.2 PORTC.1 PORTC.0
Fungsi Khusus TOSC2 (Timer Oscillator Pin2) TOSC1 (Timer Oscillator Pin ) TDI (JTAG Test Data In) TDO (JTAG Test Data Out) TMS (JTAG Test Mode Select) TCK (JTAG Test Clock) SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/ Output Line) SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line) Tabel 2.2 , Fungsi khusus Port C pada ATMEGA16
PORTD (PD7 .. PD0) : Merupakan 8bit directional I/O port. Yang memiliki internal pullup resistor. PORT D memiliki fungsi khusus pada masing – masing pinnya ditunjukkan pada table dibawah ini:
Pin PORTD.7 PORTD.6 PORTD.5 PORTD.4 PORTD.3 PORTD.2 PORTD.1 PORTD.0
Fungsi Khusus OC2 (Timer/ Counter2 Output Compare Match Output) ICP (Timer/ Counter1 Input Capture Pin) OC1A (Timer/ Counter1 Output Compare A Match Output) OC1B (Timer/ Counter1 Output Compare B Match Output) INT1 (External Interrupt 1 Input) INT0 (External Interrupt 0 Input) TXD (USART Output Pin) RXD (USART Input Pin) Tabel 2.3 , Fungsi khusus Port D pada ATMEGA16
24
XTAL 1 : Input yang terhubung ke oscillator amplifier yang dijadikan internal clock operation pada ATMEGA16. XTAL 2 : Ouput dari oscillator amplifier. RESET : merupakan sebuah fungsi interup pada AVR untuk men-reset. AVCC : merupakan pin masukkan tegangan untuk ADC. AREF : merupakan pin masukkan tegangan referensi ADC.
2.1.3 Sensor SHT11.
Sumber teori berdasarkan datasheet sensor SHT11. SHT11 merupakan sebuah sensor suhu dan kelembapan yang memiliki daya tahan baik, kinerja yang handal dan mudah digunakan sangatlah dibutuhkan untuk menunjang sebuah aplikasi. Maka dalam projek ini kami menggunakan sensor suhu dan kelembapan yang diproduksi oleh Sensirion yaitu SHT11. SHT 11 adalah sebuah sensor single chip yang dirancang untuk mengukur suhu udara dan kelembapan udara. Sensor ini memiliki keluaran digital dan sudah terkalibrasi, menjadikan sensor ini tidak perlu melakukan konversi A/D ataupun kalibrasi data sensor. SHT11 ini memiliki 2 data digital output yaitu data output dan clock (clk). Prinsip kerjanya hampir
25
sama seperti I2C
4
tetapi sensor tidak dapat diatasi dengan
menggunakan protocol I2C, bagaimanapun sensor harus digunakan tanpa campur tangan dengan perangkat lain yang terhubung dalam satu bus. Berikut ini adalah gambar penampang dari SHT11 dan Rangkaianya :
Gambar 2.11 , hubungan SHT11 dengan microcontroller.
4
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang
didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya.
26
Gambar 2.12, Gambar dan dimensi SHT11.
Berdasarkan datasheet pada SHT11 memiliki kelebihan antara lain : -
Relative humidity and temperature sensors.
-
Dew point.
-
Fully calibrated, digital output.
-
Excellent long-term stability.
-
No external components required.
-
Ultra low power consumption.
-
Surface mountable or 4-pin fully interchangeable.
-
Small size.
-
Automatic power down.
27
Dan Spesifikasi sensor ini adalah :
-
Mengukur suhu maksimum dan minimum dari -40°C (-40°F) hingga +123,8°C (+254,9°F) dan kelembaban relatif dari 0%RH hingga 100%RH.
-
Memiliki ketepatan (akurasi) pengukuran suhu hingga ±0,5°C pada
suhu
25°C
dan
ketepatan
(akurasi)
–>pengukuran
kelembaban relatif hingga ±3,5%RH. -
Memiliki antarmuka serial synchronous 2-wire, bukan I2C. Jalur antarmuka telah dilengkapi dengan –>rangkaian pencegah kondisi sensor lock-up.
-
Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya rendah 30µW.
-
Modul ini memiliki faktor bentuk 8 pin DIP 0,6″ sehingga memudahkan pemasangannya.
Dari spesifikasi yang dimiliki sensor SHT11 yang ditunjukkan diatas pada perancangan nanti digunakan hanya pengukuran Suhu, pengukuran suhu yang dapat dicapai sensor tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
28
Gambar 2.13 , Range Suhu dan Kelembapan pada Sensor SHT11.
Sensor SHT11 ini memiliki performa yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Tabel 2.4 , Tabel performa dari Sensor SHT11.
Sensor SHT11 ini memiliki tingkat akurasi yang ditunjukkan pada grafik dibawah ini :
29
Gambar 2.14 , Tingkat akurasi sensor SHT11.
SHT11 sudah memiliki keluaran digital ini ditunjukkan dari blok diagram dibawah ini:
Gambar 2.15 , Blok diagram SHT11.
2.1.3.1 Cara komunikasi dengan sensor SHT11.
Pertama yang dibutuhkan untuk memulai komunikasi dengan SHT11 ini membutuhkan start up sensor yaitu setelah sensor mendapat sumber tegangan dan setelah aktif sensor membutuhkan 11ms untuk mencapai keadaan sleep.
30
Setelah keadaan sleep berlangsung untuk memulai transmisi data dibutuhkan Transmission start” yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.16 , Transmission Start SHT11. Setelah transmission start dilakukan selanjutnya perintah yang dikirim merupakan alamat 8 bit 3 bit pertama hanya “000” dan 5bit perintah untuk menentukan data apa yang dibutuhkan, 5 bit ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 2.5 , list perintah untuk SHT11.
31
Jadi untuk mengukur suhu dibutuhkan perintah “00000011” lalu microcontroller akan menunggu data input berupa data suhu. Setelah itu dibutuhkan perinta “connection reset” yang berfungsi untuk mengulang kembali pengambilan data atau jika data hilang dapat digunakan kembali untuk mengambil data suhu ataupun kelembapan sesuai kebutuhan.
Gambar 2.17 , Koneksi reset pada SHT11.
Sensor ini juga dilengkapi CRC 8bit Checksum Calculation yang berfungsi jika terdapat data yang salah dapat dideteksi dan dieliminasi.
2.1.3.2 Cara konversi data output dan perhitungannya. Dalam sensor SHT11 ini dapat menghitung suhu dan kelembapan sekaligus dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut. Untuk kelembapan ada 2 perhitungan yaitu kelembapan
32
linear dan kelembapan relatif, berikut ini formula yang dibutuhkan dan tabel perhitungan yang dibutuhkan:
Tabel 2.6 , Tabel dan formula untuk menghitung kelembapan. Untuk temperature sudah dirancang linear dari pabrik sensirion ini. Dan formula untuk menghitung nilai suhu sebagai berikut :
Tabel 2.7 , Tabel dan formula untuk perhitungan suhu.
2.1.4 Router TP-LINK type TL-WR340G
Router berfungsi sebagai penghubung antar dua atau lebih jaringan untuk meneruskan data dari satu jaringan ke jaringan lainnya. Router
33
berbeda dengan switch. Switch merupakan penghubung beberapa alat untuk membentuk suatu Local Area Network (LAN). Sebagai ilustrasi perbedaan fungsi dari router dan switch merupakan suatu jalanan, dan router merupakan penghubung antar jalan. Masing-masing rumah berada pada jalan yang memiliki alamat dalam suatu urutan tertentu. Dengan cara yang sama, switch menghubungkan berbagai macam alat, dimana masing-masing alat memiliki alamat IP sendiri pada sebuah LAN. Router sangat banyak digunakan dalam jaringan berbasis teknologi protokol TCP/IP. Internet merupakan contoh utama dari sebuah jaringan yang memiliki banyak router IP. Router dapat digunakan untuk menghubungkan banyak jaringan kecil ke sebuah jaringan yang lebih besar, yang disebut dengan internetwork, atau untuk membagi sebuah jaringan besar ke dalam beberapa subnetwork untuk meningkatkan kinerja dan juga mempermudah manajemennya. Router juga kadang digunakan untuk mengoneksikan dua buah jaringan yang menggunakan media yang berbeda (seperti halnya router wireless).
Router TP-Link TL-WR340G Adalah Wi-Fi AP Router yang sangat ekonomis namun fitur lumayan lengkap. Salah satu perbedaan yang mencolok dibandingkan seri lain yang lebih tinggi hanya anttena yang sudah di pasang permanet (Fix Anntena). Berdasarkan type router TL-WR340G memiliki fitur – fitur sebagai berikut :
34
Tabel 2.8 , Fitur Hardware dari router TL-WR340G.
Tabel 2.9 , Fitur wireless dari router TL-WR340G.
Tabel 2.10 , Fitur perangkat lunak dari router TL-WR340G.
35
Berikut ini gambar dari router :
Gambar 2.18 , Router TL-WR340G.
