INTEGRASI ANTARMUKA KOMPUTER DENGAN JARINGAN KOMPUTER DALAM PENGENDALIAN DAN PEMANTAUAN JARAK JAUH

Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta

INTEGRASI ANTARMUKA KOMPUTER DENGAN JARINGAN KOMPUTER DALAM PENGENDALIAN DAN PEMANTAUAN JARAK JAUH Sutiyo Teknik Elektro Universitas Widya Dharma Klaten

Abstrak Perkembangan teknologi antarmuka komputer semakin cepat, dimana banyak sekali microcontroller,microprosessor yang telah memiliki fitur Ethernet. Ethernet merupakan salah satu komponen yang membentuk jaringan computer. Dengan adanya fitur ini antarmuka pengontrolan perangkat elektronika yang dilakukan oleh mikrokontroller dapat dipantau dan dikontrol dalam jarak jauh. 1. PENDAHULUAN Kemudahan dalam melakukan kendali terhadap perangkat-perangkat elektrik sangat diperlukan. Dalam hal ini kendali yang biasanya dilakukan oleh microcontroller hanya dapat dilakukan dalam satu tempat, kini dapat dilakukan kendali dalam jarak jauh. Banyak metode yang dapat digunakan untuk dapat melakukan pengendallian jarak jauh terhadap antarmuka computer atau microcontroller. Beberapa contoh antarmuka computer dengan perangkat elektrik, seperti : computer dengan printer, mouse, keyboard ; computer dengan motor stepper; computer dengan PLC . Komponen utama dalam antarmuka computer adalah pertukaran atau komunikasi data digital. Seperti kita ketahui bersama, bahwa data digital mempunyai beberapa kelebihan yang dapat kita manfaatkan diantaranya: data digital dapat disimpan dalam bentuk softcopy, data digital dapat dicetak, kemudian data digital dapat di-transmisikan kemanapun dengan bantuan media komunikasi. Kelebihan data digital inilah yang tentunya dapat kita kembangkan dengan cara menggabungkan antarmuka computer dengan media komunikasi digital yaitu Ethernet, yang nantinya membentuk jaringan computer. 2. ANTARMUKA KOMPUTER Interfacing merupakan metode antarmuka perangkat keras maupun perangkat lunak antara beberapa system yang didalamnya terdapat komunikasi data. Sistem interfacing dapat dikategorikan dalam dua bagian , yaitu: a. Interfacing ke mikroprosesor b. Interfacing ke system mikroprosesor Dalam sistem komputer pada terdiri atas 4 bagian penting, yaitu: CPU (Central Processing Unit), memori, alat I/O (Input/Output), dan interkoneksi diantara semua bagian tersebut yang sering disebut dengan Bus. Bagian-bagian tersebut saling bekerja sama dalam satu kesatuan untuk melaksanakan perintah-perintah yang diberikan oleh manusia atau programmer untuk menyelesaikan suatu masalah tertentu. Bagian-bagian tersebut masing-masing memiliki fungsi yang beragam dan saling terkait satu dengan yang lainnya. CPU (Central Processing Unit) merupakan tempat pemrosesan instruksiinstruksi program. CPU terdiri dari dua bagian utama, yaitu unit kendali (control unit) dan unit arithmatika dan logika (arithmetic and logic unit). Disamping dua bagian utama tersebut, CPU memiliki beberapa memori internal yang berukuran kecil yang disebut dengan register. Sedangkan memori dibutuhkan untuk proses pengolahan dan penyimpanan data. CPU hanya dapat menyimpan data dan instruksi di register yang ukurannya kecil, sehingga tidak dapat menyimpan semua informasi yang dibutuhkan untuk keseluruhan proses dari program. Dibutuhkan memori baik yang bersifat internal memori seperti RAM dan ROM maupun eksternal memori seperti harddisk untuk memaksimalkan fungsi-fungsi pengolahan data yang dilakukan oleh CPU. Selain itu untuk memberikan masukan atau input dan melihat hasil atau output dari sebuah hasil pemrosesan komputer dibutuhkan kemampuan untuk dapat mengakomodir semua hal tersebut maka dalam sistem komputer dikenal sebuah fasilitas yang dinamakan alat input/output (I/O). Terakhir kesemuanya bagian tersebut dalam sebuah sistem komputer dihubungkan atau diinterkoneksikan dengan sebuah fasilitas yang disebut dengan Bus. Dalam sistem komputer kita mengenal ada tiga macam bus yaitu: bus alamat, bus kontrol, dan bus data.

164


Komputer saat ini telah menjadi alat bantu utama bagi manusia untuk mengontrol alat melalui berbagai port yang tersedia dan dikenal dengan istilah Interfacing komputer. DAC

DRIVER / SWITCHING

INPUT / OUPUT BUS

COMPUTER MICROCOMPUTER MICROCONTROLLER

SENSOR

ADC

Gambar Blok diagram antarmuka komputer 2.1 MACAM-MACAM PORT INTERFACING a. Port Paralel Port paralel ialah port data di komputer untuk mentransmisi 8 bit data dalam sekali detak. Standar port paralel yang baru ialah IEEE 1284 dimana dikeluarkan tahun 1994. Standar ini mendefinisikan 5 mode operasi sebagai berikut : Mode kompatibilitas, Mode nibble, Mode byte, Mode EPP (enhanced parallel port), Mode ECP (Extended capability port). Tujuan dari standar tersebut adalah untuk mendesain driver dan peralatan yang baru yang kompatibel dengan peralatan lainnya serta standar paralel port sebelumnya (SPP) yangn diluncurkan tahun 1981. Mode Compatibilitas, nibble dan byte digunakan sebagai standar perangkat keras yang tersedia di port paralel orisinal dimana EPP dan ECP membutuhkan tambahan hardware dimana dapat berjalan dengan kecepatan yang lebih tinggi. Mode kompatibilitas atau (“Mode Centronics” ) hanya dapat mengirimkan data pada arah maju pada kecepatan 50 kbytes per detik hingga 150 kbytes per detik. Untuk menerima data, anda harus mengubah mode menjadi mode nibble atau byte. Mode nibble dapat menerima 4 bit (nibble) pada arah yang mundur, misalnya dari alat ke computer. Mode byte menggunakan fitur bi-directional parallel untuk menerima 1 byte (8 bit) data pada arah mundur. IRQ (Interrupt Request ) pada port paralel biasanya pada IRQ5 atau IRQ7. Protokol EPP mempunyai 4 macam siklus transfer dta yang berbeda yaitu : 1. Siklus baca data (Data read) 2. Siklus baca alamat (Address Read) 3. Siklus tulis data (data write) 4. siklus tulis alamat (address write) Siklus data digunakan untuk mentrasfer data antara host dan peripheral. Siklus alamat digunakan untuk mengirimkan alamat, saluran (channel) atau informasi perintah dan control. Pin DB25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Pin Centronics 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

SPP Signal nStrobe Data 0 Data 1 Data 2 Data 3 Data 4 Data 5 Data 6 Data 7 nAck Busy

Arah In/out In/Out Out Out Out Out Out Out Out Out In In

Register Control Data Data Data Data Data Data Data Data Status Status

165


12

12

13 14

13 14

15 16 17

32 31 36

18 - 25

19-30

Paper-Out / Paper-End Select nAutoLinefeed nError / nFault nInitialize nSelectPrinter / nSelect-In Ground

In

Status

In In/Out

Status Control

In In/Out In/Out

Status Control Control

Gnd

Tabel Nama pin dari konektor parallel port DB 25 Alamat Penjelasan 3BCH - 3BFH Digunakan untuk paralel port di kartu video, tidak mendukung alamat ECP 378H - 37FH Alamat untuk LPT 1 278H - 27FH Alamat untuk LPT 2 Tabel Alamat port parallel

Gambar Parallel Port Viewer

Gambar Rangkaian TTL Darlington sebagai Relay Driver

166


b.Port Serial Komunikasi serial ialah pengiriman data secara serial dimana data dikirim satu persatu secara berurutan, sehingga komunikasi serial jauh lebih lambat daripada komunikasi paralel. Serial port lebih sulit ditangani karena peralatan yang dihubungkan ke serial port harus berkomunikasi dengan menggunakan transmisi serial, sedang data di komputer diolah secara paralel. Oleh karena itu data dari dan ke serial port harus dikonversikan ke dan dari bentuk paralel untuk bisa digunakan. Menggunakan hardware, hal ini bisa dilakukan oleh Universal Asyncronous Receiver Transmimeter (UART), kelemahannya kita butuh software yang menangani register UART yang cukup rumit dibanding pada parallel port. Kelebihan dari komunikasi serial ialah panjang kabel jauh dibanding paralel, karena serial port mengirimkan logika “1” dengan kisaran tegangan –3 V hingga –25 V dan logika 0 sebagai +3 Volt hingga +25 V sehingga kehilangan daya karena panjangnya kabel bukan masalah utama. Bandingkan dengan port paralel yang menggunakan level TTL berkisar dari 0 V untuk logika 0 dan +5 Volt untuk logika 1. Komunikasi melalui serial port adalah asinkron, yakni sinyal detak tidak dikirim bersama dengan data. Setiap word disinkronkan dengan start bit, dan sebuah clock internal di kedua sisi menjaga bagian data saat pewaktuan (timing). Hardware pada komunikasi serial port dibagi menjadi 2 (dua ) kelompok yaitu Data Communication Equipment (DCE) dan Data Terminal Equipment (DTE). Contoh dari DCE ialah modem, plotter, scanner dan lain lain sedangkan contoh dari DTE ialah terminal di komputer.

Gambar Port DB9 betina Tabel Nama signal DB9 Pin

Signal

1

Data Carier Detect

2

Received Data

3

Transmitted Data

4

Data Terminal Ready

5

Signal Ground

6

Data Set Ready

7

Request To Send

8

Clear To Send

9

Ring Indicator

Tabel Alamat dan IRQ Port Serial Nama

Alamat

IRQ

COM 1

3F8

4

COM 2

2F8

3

COM 3

3E8

4

COM 4

2E8

3

167


Gambar Driver Motor Stepper Jika peralatan yang kita gunakan menggunakan logika TTL maka sinyal serial port harus kita konversikan dahulu ke pulsa TTL sebelum kita gunakan, dan sebaliknya sinyal dari peralatan kita harus dikonversikan ke logika RS-232 sebelum di-inputkan ke serial port. Konverter yang paling mudah digunakan adalah MAX-232. Di dalam IC ini terdapat Charge Pump yang akan membangkitkan +10 Volt dan -10 Volt dari sumber +5 Volt tunggal. Dalam IC DIP (Dual In-line Package) 16 pin (8 pin x 2 baris) ini terdapat 2 buah transmiter dan 2 receiver. Port serial sering digunakan untuk interfacing komputer dan mikrokontroler, karena kemampuan jarak pengiriman data dibandingkan port paralel. Berikut contoh program assembly untuk komunikasi serial antara 2 PC. Untuk komunikasi ini, anda cukup menghubungkan : 1. Pin TxD ke pin RxD computer lain 2. Pin RXD dihubungkan ke pin TxD komputer lain 3. RTS dan CTS dihubung singkat 4. DSR dan DTR dihubung singkat 5. GND dihubungkan ke GND komputer lain

c. PPI 8255 Programmable peripheral Interface (PPI) 8255 ialah chip antarmuka 24 bit (3 port) yang dapat diprogram sesuai keinginan kita. PPI 8255 merupakan chip yang paling banyak digunakan untuk interfacing komputer yang dihubungkan ke port ISA komputer. Anda juga dapat memesan card PPI 8255 ini melalui Innovative Electronics dengan harga yang sangat terjangkau, karena umumnya hanya dibutuhkan 1 IC tambahan sebagai address decoder yaitu 74LS688 beserta jumper.

Gambar Pin IC PPI 8255 Sedikit penjelasan masing-masing pin : • PA0-PA7, terdiri dari 8 bit , dapat diprogram sebagai input atau output dengan mode bidirectional input/output.

168


• • • •

PB0-PB7, terdiri dari 8 bit, dapat deprogram sebagai input /output, tetapi tidak dapat digunakan sebagai port bi-directional. PC0-PC7, terdiri dari 8 bit, dapat diprogram sebagai input/output. Bahkan dapat dipecah menjadi 2 yaitu CU( bit PC4-PC7) dan CL (bit PC0-PC3) yang dapat diprogram sebagai input/output . RD dan WR, Sinyal control aktif rendah ini dihubungkan ke 8255. Jika 8255 menggunakan desain peripheral I/O, IOR adan IOW dari system bus dihubungkan ke kedua pin ini. RESET, Pin aktif tinggi ini digunakan untuk membersihkan control register. Ketika RESET diaktifkan, seluruh port diinisialisasi sebagai port input.

2.2 ADC dan DAC a. ADC Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi mengubah sinyal kontinu (analog) menjadi keluaran diskrit/digital. ADC adalah sebuah piranti elektronik yang mengubah sebuah tegangan menjadi sebuah bilangan digital biner.

Gambar Skema rangkaian ADC b.DAC Digital to Analog Converter (DAC) adalah sebuah rangkaian elektronik yang berfungsi mengubah sinyal digital menjadi keluaran analog. DAC adalah sebuah piranti elektronik yang mengubah sinyal digital menjadi arus kemudian dirubah lagi ke tegangan.

Gambar Skema rangkaian DAC 3. JARINGAN KOMPUTER Jaringan komputer adalah sekelompok komputer yang saling dihubungkan dengan menggunakan suatu protokol komunikasi sehingga antara satu komputer dengan komputer yang lain dapat berbagi data atau berbagi sumber daya (sharing resources).

169


Sistem pemasangan jaringan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu : 1. Jaringan Terpusat Adalah jaringan yang terdiri dari beberapa node (workstation) yang terhubung dengan sebuah komputer pusat atau disebut Server. 2. Jaringan Peer To Peer Adalah jaringan yang terdiri dari beberapa komputer yang saling berhubungan antara satu dengan lainnya tanpa komputer pusat (server base). Pembentukan sebuah jaringan komputer sangan erat dengan manfaat yang dapat diperoleh dengan adanya jaringan tersebut. 1. Bagi pakai (sharing) peralatan (resources) 2. Bagi pakai software 3. Komunikasi 4. Pemrosesan terpusat (terdistribusi) 5. Keamanan data 6. Akses internet bersama-sama TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) adalah standar komunikasi data yang digunakan oleh komunitas internet dalam proses tukar-menukar data dari satu komputer ke komputer lain di dalam jaringan Internet. Protokol ini tidaklah dapat berdiri sendiri, karena memang protokol ini berupa kumpulan protokol (protocol suite). Protokol ini juga merupakan protokol yang paling banyak digunakan saat ini. Data tersebut diimplementasikan dalam bentuk perangkat lunak (software) di sistem operasi. Istilah yang diberikan kepada perangkat lunak ini adalah TCP/IP stack. Alamat IP (Internet Protocol Address) adalah deretan angka biner antar 32-bit sampai 128-bit yang dipakai sebagai alamat identifikasi untuk tiap komputer host dalam jaringan Internet. Panjang dari angka ini adalah 32-bit (untuk IPv4 atau IP versi 4), dan 128-bit (untuk IPv6 atau IP versi 6) yang menunjukkan alamat dari komputer tersebut pada jaringan Internet berbasis TCP/IP. Media Komunikasi Data adalah perangkat yang digunakan untuk mengirim dan menerima data dalam hal ini adalah komunikasi data digital. Media transmisi data dapat berupa LAN, Wireless LAN, Fiber Optic, Satelite.

Gambar Model simple jaringan computer

170


Gambar Jaringan komputer advance

4. SOFTWARE APPLICATION Dalam pembuatan aplikasi software antarmuka ada beberapa software pemrograman yang dapat digunakan, diantaranya : 1. Assembler 2. Java 3. C 4. Delphi 5. Basic Penggunaan Bahasa – bahasa pemrograman tersebut dapat disesuaikan dengan aplikasi yang dibuat, contoh : untuk aplikasi microcontroller menggunakan assembler, kemudian untuk aplikasi user interface agar user friendly dapat menggunakan Visual C, Visual Delphi, Visual Basic, atau Visual Java. Dalam aplikasi integrasi antaramuka dengan jaringan computer untuk dapat dikendalikan atau dimonitor dalam jarak jauh, tentunya perlu dipilih bahasa pemrograman yang mempunyai kapabilitas network yang bagus dan dukungan user friendly. Sebagai contoh dalam Visual Basic terdapat library atau komponen yang dapat dimanfaatkan dalam membangun komunikasi client server, yaitu dengan komponen WinSock. Windows socket API disingkat Winsock merupakan sebuah mekanisme interprocess communication (IPC) yang menyediakan sarana komunikasi dua arah berorientasi koneksi (connection-oriented) atau komunikasi tanpa koneksi (connectionless) antara proses-proses di dalam dua komputer di dalam sebuah jaringan. Windows socket adalah salah satu implementasi yang dilakukan oleh Microsoft terhadap system call Berkeley Sockets yang digunakan untuk mengakses layanan sesi dan datagram melalui protokol TCP/IP. Selain oleh TCP/IP, Winsock juga dapat digunakan oleh NWLink, dan AppleTalk.

171


Gambar Diagram model aplikasi client-server dengan winsock Jadi dengan komponen winsock inilah kita dapat mengontrol atau memantau perangkat interfacing atau microcontroller baik dalam jarak dekat maupun jauh. 5. INTEGRATION Dalam menggabungkan kedua system ini cukuplah mudah. Sebenarnya sudah cukup banyak aplikasi integrasi interfacing dengan networking disekitar kita, contohnya : 1. Printer Sharing 2. SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition) 3. IP Camera APA ITU SCADA SCADA banyak dipakai di lapangan produksi minyak dan gas (Upstream), Jaringan Listrik Tegangan Tinggi (Power Distribution) dan beberapa aplikasi sejenis dimana sistem dengan konfigurasi seperti ini dipakai untuk memonitor dan mengontrol areal produksi yang tersebar di area yang cukup luas. SCADA inilah salah satu implementasi advance dari sistem ini. Pengawasan dan pengendalian dapat dipusatkan dalam satu tempat, cepat dan hemat.

Gambar Model integrasi interfacing dan jaringan computer 6. NETWORKED MICROCONTROLLER Dengan semakin banyaknya penggunaan sistem kendali dan pemantaun jarak jauh ini, beberapa produsen microprosessor maupun microcontroller telah memproduksi IC microcontroller yang embedded support network, atau sering disebut Network Microcontroller. DS80C400 merupakan salah satu Network Microcontroller yang mendukung integrasi yang sangat tinggi dengan devais 8051 dan kompatibel dengan microcontroller 80C32. Mikrokontroller ini memiliki fitur banyak jika disbanding mikrokontroller 8 bit lain, mikrokontroller ini mempunyai clock speed sampai 40 Mhz. Beberapa fitur dari DS80C400, sebagai berikut :

172


•

•

•

•

•

•

High-Performance Architecture o Single 8051 Instruction Cycle in 54ns o DC to 75MHz Clock Rate o Flat 16MB Address Space o Four Data Pointers with Auto-Increment/Decrement and Select-Accelerate Data Movement o 16/32-Bit Math Accelerator Multitiered Networking and I/O o 10/100 Ethernet Media Access Controller (MAC) o CAN 2.0B Controller o 1-Wire Net Controller o Three Full-Duplex Hardware Serial Ports o Up to Eight Bidirectional 8-Bit Ports (64 Digital I/O Pins) Robust ROM Firmware o Supports Network Boot Over Ethernet Using DHCP and TFTP o Full, Application-Accessible TCP/IP Network Stack o Supports IPv4 and IPv6 o Implements UDP, TCP, DHCP, ICMP, and IGMP o Preemptive, Priority-Based Task Scheduler o MAC Address Can Optionally Be Acquired from IEEE-Registered DS2502-E48 10/100 Ethernet Mac o Flexible IEEE 802.3 MII (10/100Mbps) and ENDEC (10Mbps) Interfaces Allow Selection of PHY o Low-Power Operation: Ultra-Low-Power Sleep Mode with Magic Packet® and WakeUp Frame Detection o 8kB On-Chip Tx/Rx Packet Data Memory with Buffer Control Unit Reduces Load on CPU o Half- or Full-Duplex Operation with Flow Control o Multicast/Broadcast Address Filtering with VLAN Support Full-Function CAN 2.0B Controller o 15 Message Centers o Supports Standard (11-Bit) and Extended (29-Bit) Identifiers and Global Masks o Media Byte Filtering to Support DeviceNet™, SDS, and Higher Layer CAN Protocols o Auto-Baud Mode and SIESTA Low-Power Mode Integrated Primary System Logic o 16 Total Interrupt Sources with Six External o Four 16-Bit Timer/Counters o 2x/4x Clock Multiplier Reduces Electromagnetic Interference (EMI) o Programmable Watchdog Timer o Oscillator-Fail Detection o Programmable IrDA Clock Aplikas-aplikasi yang dapat dikembangkan dengan mikrokontroller ini antara lain : o Automatic Meter Reading/900MHz-ISM o Analog Modems o Automatic Teller Machine Systems o Data Converters (Serial-to-Ethernet, CAN-to-Ethernet) o Environmental Monitoring o Home/Office Automation o Industrial Control and Automation o Network Sensors o Portable Point-of-Sales Equipment o Remote Data-Collection Equipment o Security Systems o Transaction/Payment Terminals

173


Gambar Model diagram aplikasi network mikrokontroler. 7. KESIMPULAN Perkembangan dunia interfacing atau mikrokontroler sangatlah cepat. Berawal dari interfacing dengan metode port parallel, kemudian berkembang menjadi port serial, serial dikembangkan menjadi USB, tidak cukup sampai disini, pengembangan terus dilakukan , sehingga muncul teknologi wireless seperti Bluetooth, wifi. Dengan kemajuan teknologi media komunikasi data inilah kemudian muncul perangkat embedded mikrokontroler yang mempunyai kapabilitas komunikasi data lewat jaringan kom puter. Dengan Network Microcontroller ini akan membuat desain pengembangan lebih simple dan tentunya lebih murah. Maka penulis mengajak, saudara-saudara dapat ikut mengembangan membuat inovasi dalam dunia interfacing dan mikrokontroller, sehingga kita dapat menghasilkan karya-karya yang sangat bermanfaat bagi masyarkat umum, bangsa dan negara. REFERENSI 1. Pitowarno , Endra. Microprosessor dan Interfacing, Andi Offset,Yogyakarta, 2005 2. Budiaharto, Widodo. Perancangan Sistem dan Aplikasi Mikrokontroller, Elex Media Komputindo, Jakarta, 2005 3. www.compuserve.com 4. www.beyondlogic.com 5. www.maxim-ic.com 6. www.lvr.com 7. Google cache , www.google.com

174

INTEGRASI ANTARMUKA KOMPUTER DENGAN JARINGAN KOMPUTER DALAM PENGENDALIAN DAN PEMANTAUAN JARAK JAUH

Recommend Documents