29
PembangkitSinyal Video Berbasis Mikrokontroler - Selo, dkk.
Pembangkit
Sinyal Video Berbasis Mikrokontroler
Selo, Samiadji Herdjunanto,
Astria Nur Irfansyah
StafPengajar Jurusan Teknik Elektro, FT UGM JI.Grafika No.2 Yogyakarta
Abstract A simple device capable of displaying text on a television screen is needed as a part of an effort to utilize television as a means for spreading information from the internet to rural areas, because television has been popular both in the urban and rural communities. Microcontrol/ers as an integrated circuit can be easily programmed for many applications and therefore may be used as an alternative for the development of such a device. This research aims to use a microcontrol/er for displaying the content of a text file from a computer on a PAL system colour television. The video signal generator is made using an Atmel AVR ATMega16 microcontrol/er operating at 16 MHz. An additional microcontrol/er is needed to handle other tasks. Communication between the two microcontrol/ers utilizes Serial Peripheral Interface (SP/) and an external interrupt line. The design makes use of a MC1377 IC to add colour to the display. Colour of the display is not completely stable, but the text can be read clearly. Results show that 40 characters and 12 lines can be displayed on the television screen. It has 43% more characters available on screen compared to STV5730A, the On-Screen Display product ofSGS-Thomson Microelectronics. Kata kunc; : video signal, PAL, mikrokontroler, Atmel, A VR
1. Pendahuluan Penggunaan internet pada saat ini sudah sangat meluas di masyarakat dunia kecuali di daerah pedesaan. Permasalahan utama yang hendak diatasi adalah bagaimana informasi yang ada di internet bisa dinikmati oleh masyarakat pedesaan yang umumnya kesulitan untuk memperoleh informasi secara cepat karena kendala infrastruktur transportasi dan telekomunikasi. Sebuah perangkat sederhana yang mampu menampilkan teks ke layar televisi diperIukan sebagai bagian dari upaya untuk memanfaatkan televisi sebagai sarana penyebaran informasi internet ke daerah pedesaan, karena televisi sudah populer baik di masyarakat perkotaan maupun pedesaan. Mikrokontroler dipilih untuk pengembangan perangkat penampil teks pada
televisi ini karena diharapkan rangkaian yang dibuat bisa sederhana. Mikrokontroler AVR buatan Atmel [Anonim, 1] cukup cepat untuk membangkitkan sinyal video beserta pulsa sinkronisasi untuk tampilan hitam putih, namun tidak cukup cepat untuk tampilan berwarna [Land, 2003]. Tujuan penelitian ini adalah: 1. Merancang alat berbasis mikrokontroler yang dapat membangkitkan sinyal video komposit untuk menampilkan tulisan yang bersumber dari file teks komputer di layar televisi berwarna PAL. 2. Menguji kinerja dan kemampuan !sistem pembangkit sinyal video berbasis mikrok~ntroler yang dibuat. Lalu dilakukan pembandingan kemampuan alat yang dibuat dengan spesifikasi STV5730A, yaitu suatu rangkaian terintegrasi khusus yang berfungsi untuk menampilkan teks pada layar televisi yang ada di pasaran. ISSN : 0216 - 7565
30
Forum Teknik Vol. 31, No.1, Januari 2007
Pembandingan lebih ditekankan pada aspek yang berkaitan dengan spesifikasi resolusi seperti, jumlah jenis karakter, komposisi halaman, komposisi karakter, posisi tarnpilan huruf pada layar, wama karakter dan wama latar belakang
tidak tampak, serta pulsa sinkronisasi untuk menyamakan pemanyaran (scanning) pada bagian pembangkit sinyal dengan penerima [Anomim, 4]. Sistem televisi PAL menggunakan 625 baris denganframe rate 50 Hz secara interlaced. Format pulsa sinkronisasi baris dirinci pada Gambar 1, sedangkan Gambar 2 menunjukkan format pulsa sinkronisasifield.
2. Fundamental
Sebuah pulsa sinkronisasi baris (line sync) diperlukan di setiap akhir periode baris aktif, sedangkan pulsa sinkronisasi vertikal diperlukan di tiap akhir pemayaran field. Amplitude pulsa-pulsa sync horisontal dan vertikal dibuat sarna agar diperoleh efisiensi transmisi sinyal garnbar yang tinggi, namun lebar pulsa-pulsa tersebut dibuat tidak sarna agar dapat dibedakan di penerima.
Sinyal video komposit adalah format sinyal televisi analog sebelum dimodulasi ke pembawa RF [Gulati, 1983]. Format sinyal video komposit untuk televisi wama antara lain NTSC (National Television Standards Comittee), PAL (Phase Alternation by Line), atau SECAM (Sequentiel Couleur Avec Memoire). Sinyal video komposit mengandung informasi garnbar (picture), pulsa pemadaman (blanking) untuk membuat retrace
1822IA23IA2AI8251112131"
~~
.!.b -.J! d
c
h
308
P._
Simbol H a b c d g h j I m n p q r
~ Fi.Id~.duj(fi.ld_)
'------ ---
HI2
1-
q
330'
I 335 I 338 I
Hf1 --,
Gambar 2 Sinkronisasi Baris
Karakteristik Period baris nominal (s) Interval pemadaman (blanking) baris (s) Interval antara titik (OH)dengan akhir pemadaman (s) Front porch (s) Pulsa sinkronisasi baris (s) Awal dari sub-carrier burst (s) Durasi sub-carrier burst (s) Interval field-blanking Durasi runtun pulsa pre-equalizing Durasi runtun pulsa sinkronisasi vertikal Durasi runtun pulsa post-equalizing Durasi pulsa equalizing (s) Durasi pulsa sinkronisasi vertikal (s) Interval antar pulsa sinkronisasi vertikal (s)
ISSN: 0216 -7565
221~lu
I 310 I 311 I 312 I 313 I 314 1315 1316 I 317 I 3'8 I
/
Gambar 1 Sinkronisasi Field
16181
Periode((s» 64 12:1:0.3 10.5 1.5:1:0.3 4.7:1:0.2 5.6:1:0.1 2.25:1:0.23(10:1:1cycle) 25 H + a 2.5H 2.5 H 2.5 H 2.35:1:0.1 27.3 4.7:1:0.2
31
PembangkitSinyal Video Berbasis Mikrokontroler - Selo, dkk.
Pulsa-pulsa sync dikirimkan secara periodis dan tidak bersamaan dengan sinyal informasi gambar. Gambar 3 berikut ini adalah satu baris sinyalvideo komposit warna.
"
Enkoder RGB-ke-PAL MC1377 MC1377 berfungsi membangkitkan sinyal video komposit PAL atau NTSC dari masukan sinyal baseband merah, hijau, dan biru serta masukan pulsa sinkronisasi vertikal dan horisontal. MC1377 memiliki spesifikasi berikut ini 1. Membutuhkan empat sinyal masukan: pulsa sinkronisasi, sinyal merah (R), hijau (G), dan biru (B).
COLOR
REFERENCE
2. Dapat membangkitkan sinyal luminance Y (intensitas) daTiRGB.
BURST
Gambar 3 Sinyal Video Warna [Gulati, 1983]
Dari Gambar 3 di atas terlihat bahwa, sinyal video komposit warna merupakan hasil penjumlahan antara informasi luminance, sinyal chrominance, sinyal sinkronisasi horisontal dan vertikal, sinyal pemadaman, dan sinyal color burst, yang dapat dinyatakan dalam bentuk [Lajeunesse, 1996] CompositepAL= Y + C + Vsyn+ Hsyn...
(1)
dengan Y adalah sinyalluminance yang mewakili informasi hitam-putih gambar, dan C adalah chrominance, yakni C (chrominance) = U sin21tFsc t:t V cos21tFsc t
(2) dengan Fsc = 4,43361875MHz (:J: 5 Hz) untuk (B, D, G, H, I, N) PAL Fsc = 3,58205625 MHz (:J: 5 Hz) untuk combination (N) PAL Fsc = 3,57561149 MHz (:J:10 Hz) untuk (M) PAL Sinyalluminance diperoleh dari penjumlahan komponen RGB terkoreksi gamma (R'G'B'). Pada sistem PAL berlaku persamaan berikut [Anonim, 2]: Y = 0,299R' + 0,587G' + 0,114B' dengan R' = 2,8 R ; G' = 2,8 G; B' = 2,8 B.
(3)
3. Memiliki osilator yang dapat membangkitkan sub-pembawa warna. 4. Dapat membangkitkan sinyal B-Y dan R-Y, dengan pergantian fase sesuai spesifikasi PAL. 5. Mampu menghasilkan sinyal chrominance C (warna) daTiB - Y dan R - Y. 6. Dapat menggabungkan Y dan C untuk menghasilkan sinyal video komposit. MC1377 membutuhkan catu daya sekitar 12 volt. IC ini mampu menghasilkan tegangan acuan sebesar 8,2 volt (pin 16) daTiregulator internalnya untuk mencatu sebagian besar untai di dalam IC. Masukan RGB diberi prasikap tegangan 3,3 V secara internal dan memiliki hambatan masukan sebesar 10kQ.. Kapasitor penggandeng eksternal sebelum masukan RGB sebesar 15 f.lFdiperlukan untuk menghindari efek pergeseran (tilt) pada periode vertikal 50 Hz. Tingkat tegangan masukan RGB harus selalu di antara 2,2V hingga 4,4V. Informasi RGB tersebut selanjutnya diterima oleh rangkaian matriks yang menghasilkan sinyal R-Y, B-Y dan -Yo Sinyal-Y (luminance) dikeluarkan ke pin 6, sedangkan keluaran R-Y dan B-Y memodulasi amplitude sub-pembawa 4,43 MHz (atau 3,58 MHz untuk NTSC). Sinyal-sinyal ini dijumlahkan, dan color burst disertakan untuk menghasilkan sinyal composite chroma pada pin 13. MC1377 memiliki dua pencampur imbang ganda. Pencampur tersebut memodulasi frekuensi sub-pembawa secara langsung, sedangkan pencampur R-Y menerima sub-pembawa yang tergeser fasenya sebesar 90° sebelum dimodulasi ISSN: 0216- 7565
Forum Teknik Vol. 31, No. I, Januari 2007
32
oleh sinyal baseband R-Y. Sebuah burst 4,43 MHz yang terbalik ditambahkan baik ke R-Y maupun ke B-Y untuk menghasiIkan karakteristik fase burst 225°/135° pada PAL. Informasi R-Y juga disaklar secara bergantian pada 180° dan 0° dari posisi semulanya dan dijumlahkan ke informasi B-Y untuk selanjutnya dikuatkan dan dikeluarkan.
3. Metodologi
Datasheet MCI377 menyarankan agar sebuah tapis pelewat bidang kroma selebar :!: 0,5 MHz diIetakkan di antara pin Chroma Out (pin 13) dan pin Chroma In (pin 10) untuk menghindari cross-talk antara sinyal chrominance dengan sinyal luminance pada pesawat televisi standar.
2. Kedalaman wama I-bit. Warnanya dapat diatur dengan saklar mekanis.
STV5730A
Diagram blok perangkat keras sistem perhatikan dalam Gambar 5, sebagai berikut.
STV5730A merupakan suatu rangkaian terintegrasi khusus yang berfungsi untuk menampilkan teks pada layar televisi yang ada di pasaran. Gambar 1 memperlihatkan pinout dari IC STV5730A, sedangkan Tabel 1 memperlihatkan cuplikan spesifiksai STV5730A [Anonim, 5] yang akan dibandingkan dengan pembangkit sinyal video yang dikembangkan. -
YOUT
,
21 ::J VIIEOOUII
s
3 20 :>I 23 22 21 :;0 18
~s 3 nR ~ AVrD 11\I", CSYIIC
~
XTAL
'j
8
XUI. OUT
8
~U1E
'0
DAIA
11
elX [
17
CSN
13
R
'"
""
VOOWN [ 2
~ ..
Tabell Cuplikan Spesifikasi STV5730A Spesifikasi
Komposisi halaman Komposisi karakter Posisi tampilan huruf pada layar Wama karakter Wama latar belakang
ISSN: 0216 - 7565
1. TampiIan pada televisi PAL berukuran 40 karakter kali 12 baris dengan resolusi pixel setara dengan 320 x 168.
3. Dapat menyimpan dan menampilkan file teks yang berasal dari komputer. Vkuran file paling besar adalah 32160 byte. 4. Tulisan yang tertampiI di layar dapat digeser naik atau turun.
~FII E:JTflltb
Gambar 5 Diagram blok perangkat keras
VIJEOOUT'2
Gambar 4 Pinout IC STV5730 [Anonim, 5]
Jumlah jenis karakter
Spesifikasi dari alat yang dibuat adalah sebagai berikut.
128 11 baris x 28 karakter (total 308 karakter) 12 titik x 18 baris 58 posisi horisontal, 63 posisi vertikal 1 dari 8, tiap karakter 1 dari 8, tiap karakter (warna latar belakang dan karakter saling bebas)
File teks yang hendak ditampiIkan di televisi mula-mula harus ditransfer seluruhnya ke bagian antarmuka (MCV I) yang sekaligus berfungsi sebagai penampungfile. Bagian antarmuka ini juga mengirimkan tulisan sebanyak satu halaman layar secara periodis ke pembangkit sinyal video (MCV 2) atas permintaan mikrokontroler pembangkit tersebut. Mikrokontroler pembangkit ini menghasiIkan pulsa sinkronisasi vertikal dan horisontal serta sinyal data video yang akan diubah menjadi format sinyal video komposit oleh pengubah RGB-ke-PAL MC1377. Segala manipulasi teks dikerjakan di bagian antarmuka. IC MC1377 bermanfaat untuk menambahkan wama pada tampiIan. Penggunaan dua mikrokontroler pada sistem ini diperlukan karena tugas pembangkitan sinyal video membutuhkan sumber daya mikrokontroler yang besar sehingga sebuah mikrokontroler pembangkit sinyal video tidak memiliki banyak
Pembangkit Sinyal Video Berbasis Mikrokontroler - Selo, dkk.
33
kesempatan untuk melakukan pekerjaan lain. Mikrokontroler antarmuka masih memiliki banyak sumber daya yang belum termanfaatkan, sehingga mudah untuk diberi tugas-tugas lain.
flash program AVR dilakukan dengan PonyProg2000 2.06c. Pembuatan perangkat lunak dilakukan dengan cara mengadopsi dari beberapa referensi, seperti Gunne[2003] dan Meins [2001].
Pemilihan jenis mikrokontroler
Mikrokontroler pembangkit sinyal video
Secara urnurn dibutuhkan mikrokontroler yang mampuberoperasi pada kecepatan tinggi agar dapat dihasilkan tampilan beresolusi cukup tinggi. Bagian video aktif pada tiap scan line yang ditampilkan di televisi PAL berlebar 52 J!s. Jika resolusi horisontal yang diinginkan adalah 320 pixel, maka mikrokontroler harns bisa membentuk pulsa sekecil 0,1625 J!S.Jika pekerjaan tersebut dapat dilakukan dalam 2 siklus instrnksi, maka periode satu siklus instrnksi mikrokontroler harns kurang dari atau sarna dengan 0,1625/2 = 0,08125 J!s. Artinya, kecepatan mikrokontroler harns sebesar 12,3 juta siklus instrnksi per detik. Mikrokontroler yang digunakan juga harns memiliki memori data yang cukup.
Kedalaman warna tampilan pada penelitian ini dirancang sebesar I-bit per pixel. Skematik rangkaian mikrokontroler pembangkit sinyal video ditunjukkan pada Gambar 6. Pin keluaran sinyal video dipilih pada bit tertinggi (MSB) dari sebuah port dengan alasan pengeluaran sinyal data berprinsip pada penggeseran bit-bit data port tersebut secara serial ke kiri yang diimplementasikan dalam sebuah macro dalam bahasa rakitan AVR berikut ini.
Total memori data minimal yang dibutuhkan adalah 760 byte, yakni 280 byte untuk menyimpan pola bit tulisan 40 karakter dalam satu baris (ukuran font karakter 5x7 pixel) dan 480 byte untuk menyimpan 40 x 12 karakter ASCII dalam satu layar. Untuk itu digunakan AVR ATmega16 yang memiliki SRAM internal sebesar 1024 byte dengan kecepatan 16 MHz
.MACRO BLAST Id @O,x+ ; 2 siklus out Portc,@O ; 1 siklus 151 @O ; 1 siklus out Portc,@O
151 @O out Portc,@O 151 @O out Portc,@O
151 @O out 151 out 151 out
Portc,@O @O Portc,@O @O Portc,@O
151 @O out Portc,@O ENDMACRO ; total 17 siklus
.
Pengembangan perangkat lunak Perangkat lunak dalam rancangan penelitian ini meliputi perangkat lunak pada dua mikrokontroler, yaitu di bagian antarmuka dan pembangkit sinyal video. Perangkat lunak dibuat dalam bahasa rakitan untuk AVR. Kompilasi program bahasa rakitan dilakukan dengan program AVRA versi 1.0.0 [anonim, 6]. Program AVRA dipilih karena dapat menangani macro secara lebih baik dibandingkan AVR Assembler buatan Atmel dan dapat diintegrasikan dengan AVR Studio 3.56. Program AVR Studio versi 3.56 buatan pernsahaan Atmel digunakan untuk pengembangan perangkat lunak dan simulasi yang penting untuk memantau pewaktuan eksekusi program. Pengisian memori
Gambar 6 Sistem mikrokontroler pembangkit sinyal video ISSN : 0216 - 7565
34
Forum Teknik Vol. 31, No.1, Januari 2007
Bagian antarmuka dan penampungfile Sebuah
sistem
mikrokontroler
tambahan
diperlukan untuk mengerjakan tugas-tugas di luar pembangkitan sinyal video, yakni: I. mengirimkan data lewat port SPI mikrokontroler pembangkit sinyal video,
ke
2. menerima karakter teks dari komputer melalui Iport serial kemudian menyimpannya di RAM ekstemal sebesar 32 kbyte, dan 3. menerima masukan tombol kendali dari pengguna untuk kemudian melakukan manipulasi tampilan teks. Diagram blok bagian ini ditunjukkan pada Gambar 7. Mikrokontroler yang digunakan adalah AVR ATMega8515 pada frekuensi 16 MHz. Tugas manipulasi teks yang dikerjakan oleh program pada mikrokontroler meliputi penggeseran layar ke atas dan ke bawah, serta merapikan teks agar tidak ada kata yang terpotong pada akhir baris. Port
SPI
PORTA
INTO AVR ATmega8515
ke Port Serial PC
PORTC
Gambar 7 Sistem mikrokontroler bagian antarmuka dan penampungfile
Komunikasi
dua mikrokontroler
Komunikasi antara kedua mikrokontroler dalam sistem bertujuan untuk memindahkan isi bagian memori tampilan aktif pada mikrokontroler antarmuka ke bagian memori tampilan aktif di mikrokontroler pembangkit sinyal video. Dengan demikian pada sisi mikrokontroler antarmuka terdapat sebuah array memori yang isinya secara otomatis tertampil di televisi dengan syarat komunikasi berjalan lancar.
-
ISSN : 0216 7565
Komunikasi menggunakan SPI (Serial Peripheral Interface) yang bekerja secara serial asinkron. Konfigurasi sambungan dua mikrokontroler dengan SPI ditunjukkan pada Gambar 8. Transfer data terjadi secarafull duplex, tapi hanya master yang dapat memulai komunikasi. Jalur tambahan dari port B.2 di pembangkit sinyal video ke pin interupsi ekstemal INTOdi antarmuka digunakan agar slave dapat meminta master untuk memulai transfer data. Transfer bit data tiap karakter diawali dengan pengaktifan interupsi INTOoleh slave. Sinkronisasi posisi karakter kedua mikrokontroler dilakukan dengan pengiriman karakter khusus oleh slave pada posisi awal halaman layar. Peta memori Pembagian ruang memori untuk berbagai berbagai variabel sistem ditunjukkan pada Gambar 9. File teks dari komputer ditransfer melalui port serial (DART) dan disimpan di SRAM ekstemal yang diawali pada alamat $0260. Karakter-karakter sebanyak satu halaman teks dari file tersebut dipindahkan ke array 480 byte yang bemama "Halaman Video" (alamat $0060-$023F). Array ini dibuat duplikatnya pada mikrokontroler pembangkit sinyal video yang bemama "Memori Teks" (alamat $0178-$0357). Karakter-karakter pada array tersebut dikonversi menjadi pola bit, dan disimpan pada array 280 byte bemama "Memori Video" (alamat $0060-$0177) yang menampung pola bit untuk satu baris teks saja. Teknik yang dipakai untuk membangkitkan karakter dalam penelitian ini merujuk ke Maggi, Hariadi [1997] dan Widyastomo [1999]. 4. Hasil dan Pembahasan Berdasarkan spesifikasi alat yang telah dijelaskan pada bab perancangan sebelumnya, dilakukan pengujian terhadap alat pembangkit sinyal video menggunakan pengujian fungsional dan pengujian kinerja sistem.
35
PembangkitSinyal Video Berbasis Mikrokontroler - Selo, dkk. MCU 1 ,--------, SS' MOSI MISO SC .J"U1.JL.: INTO
MCU2
-.-.-
SRAM Master (Antannuka)
SS' MOSI MISO SCK
File Teks 32kb
Port B.2
ATmega8515
ATmega16
Antannuka
Pembangkit Sinyaf Video
Gambar 8 Konfigurasi
SPI
Pengujian fungsional meliputi pengujian terhadap bagian-bagian sistem yang memiliki parameter terukur, antara lain bagian mikrokontroler, sistem komunikasi serial, serta bagian pembangkitan sinyal video. Pengujian kinerja sistem dilakukan dengan studi perbandingan antara spesifikasi sistem dengan rangkaian terintegrasi khusus dengan fungsi serupa yaitu STV5730A. Pengujian sinyal video dilakukan pada keluaran IC MC1377. Bagian-bagian penting dari sinyal video diukur dan dibandingkan terhadap spesifikasi sinyal video PAL. Pengujian sinyal video juga meliputi pengamatan kualitas tampilan yang dihasilkan di layar televisi. Sinyal sinkronisasijield Pengujian sinyal sinkronisasi dilakukan dengan mengamati bagian sinkronisasi pada sinyal video keluaran. Keadaan alat pada saat pengujian adalah terpisah dari sistem komputer dan terpisah dari televisi sehingga keluaran sinyal video dalarn keadaan tidak terbebani. Pengarnatan dilakukan dengan osiloskop Tektronix TDS 320 denganprobe pada kaki keluaran rangkaian MC1377 (pin 9). Pada osiloskop terdapat fitur untuk mode triggering video, sehingga osiloskop mampu mendeteksi pulsa-pulsa sinkronisasi field ganjil maupun genap serta sinkronisasi horisontal dari sebuah sinyal video sehingga diperoleh hasil pengamatan GambarlO.
PC
Gambar 9 Peta memori pada dua mikrokontroler SiDyal siDkronisasi baris Seperti diperlihatkan pada Gambar 11, pola sinyal hasil pengamatan adalah sarna dengan pola sinkronisasi baris sesuai spesifikasi PAL. Perbandingan antara parameter-parameter sinyal baris hasil pengamatan dengan spesifikasi PAL diberikan dalam Tabel 2. Sesuai datasheet MC1377, tegangan peak-to-peak sinyal keluaran MC1377 temyata lebih besar dibandingkan spesifikasi PAL sekitar dua kali lipat. Datasheet MC1377 menyatakan bahwa tegangan peak-to-peak keluarannya adalah 2 Vpp, sedangkan masukan ke televisi seharusnya 1 Vpp. Untuk itu keluaran MC1377 perlu dilewatkan melalui pembagi tegangan sebelum diumpankan ke masukan pesawat televisi. Pada penelitian ini digunakan 2 buah resistor 75(>" Dari Gambar 11, meskipun sinyal video memiliki tegangan peak-to-peak dua kali spesifikasi PAL, temyata sinyal color burst yang dihasilkan memiliki tegangan peak-to-peak sekitar 0,4 V. Tegangan peak-to-peak ini kurang lebih sarna dengan tegangan peak-to-peak color burst pada spesifikasi PAL. Tingkat tegangan sinyal video pada spesifikasi PAL juga dinyatakan dalarn bentuk perbandingan atau persentase, sehinggajika color burst dibandingkan terhadap level bagian lain dari sinyal video maka besamya color-burst adalah sekitar setengah dari spesifikasi yang ditentukan sebesar 43% atau 43 IRE.
ISSN : 0216 - 7565
36
Forum Teknik Vol. 31, No.1, Januari 2007
Tet mD1120MS/s I Tek mDIJ IM5/s
f
11Acqs r T
H
28 Acqs =i'
I I
........
: 410llS lap:2DillS
....
II
...
.'
.....
C~~t:11
I
ChI Pk-Pk DeOmY
leo lines
Gambar 10 Pulsa sinkronisasifie/d 1
Gambar
11 Pulsa sinkronisasi baris dan c%r burst
Tabel 2 Perbandingan pewaktuan sinyal baris hasil pengukuran, peraneangan dan spesifikasi PAL Parameter
Peraneangan software
Hasil Pengamatan
Spesifikasi PAL
Front porch Pulsa sinkronisasi baris Interval blanking baris Permulaan color burst Durasi color burst
1,5 s 4,6875 s 12 s
1,75 s 4,7 s 12,5 s
1.5 :I:0,3 s 4,7:1:0,2 s 12 :I:0,3 s
5,25 s
5,6:1:0,1 s
2,45 s
2,25 :I:0,23 s
-
Keterangan: c%r burst ditentukan seeara perangkat keras pada rangkaian MC1377
Besarnya level tegangan sinyal video keluaran MC1377 tidak dapat dikendalikan dari luar IC keeuali pada bagian video aktifnya, karena level tegangan ditentukan dari hasil kerja rangkaian internal IC MC1377. Kesalahan besar tegangan sinyal video yang terjadi kemungkinan terbesarnya disebabkan karena IC MC1377 memiliki nilai toleransi yang tidak keeil. Dari dua IC MC1377 yang diuji, salah satunya tidak dapat menghasilkan color burst karena untai pembangkit undak internal tampaknya tidak berfungsi dengan baik. Ini membuktikan kesalahan dapat terjadi karena kerusakan chip. Meski demikian, kenyataannya sinyal video keluaran MC1377 dapat ditampilkan di televisi sehingga dapat disimpulkan keluaran IC MC1377 yang digunakan masih dalam batas toleransi penerima televisi. Sinyal data video Prinsip penampilan data adalah mengeluarkan bit-bit data tampilan per-baris, dengan satu bit mewakili satu pixel. Bit-bit data sebuah baris pixel
-
ISSN : 0216 7565
yang mewakili informasi gambar video diletakkan pada bagian video aktif selebar 52 /ls dalam sebuah scan line horisontal sepanjang 64 /lS. Gambar 12 menampilkan sebanyak empat scan line. Tiap scan line tampak diawali dengan pulsa rendah atau pulsa sinkronisasi baris. Menurut hasil pengukuran, pulsa sinkronisasi tersebut muneul setiap 64 /ls yang sesuai dengan spesifikasi PAL. Pengamatan seeara subyektif pada Gambar 12 menunjukkan bahwa isi informasi video dalam sebuah baris berisi banyak pulsa. Pulsa-pulsa tersebut mewakili pixel dengan kedalaman warna satu bit yang dihasilkan pembangkit sinyal video. Contoh tampilan yang dihasilkan pada layar televisi ditunjukkan pada Gambar 13. Terlihat, tampilan tulisan terlihat rapi tanpa ada pemotongan kata di akhir baris. Komunikasi kedua mikrokontroler sudah eukup eepat karena efek pengiriman karakter-per-karakter ketika isi halaman layar berubah tidak terlihat oleh mata. Penggeseran layar ke atas dan ke bawah sudah berjalan baik keeuali pada penggeseran layar ke atas yang masih sedikit
37
PembangkitSinyal Video Berbasis Mikrokontroler - Selo, dkk. bermasalah pada kasus banyaknya karakter di atas layar jauh melebih i 40 huruf tanpa ada spasi. Pada kasus ini tulisan tidak berubah atau hilang melainkan hanya bergeser posisinya dan tidak terlalu mengganggu.
Tabel 3 di atas, juga menunjukkan adanya keunggulan STV5730A dalarn hal pembangkitan wama yang dapat dilakukan untuk masing-masing karakter. Selain itu bentuk karakter yang ditarnpilkan STV5730A lebih halus karena jumlah titik pada komposisi karaktemya lebih besar.
Perbandingan dengan STVS730A
Keunggulan sistem yang dibuat adalah jumlah karakter yang dapat ditampilkan tiap halaman lebih banyak dibandingkan jumlah karakter maksimum tiap halaman dari STV5730A, tepatnya 43% lebih banyak. Dengan demikian sistem yang dibuat lebih cocok digunakan pada aplikasi penampilan teks yang panjang, sedangkan STV5730A lebih tepat digunakan pada aplikasi penampilan informasi singkat.
Perbandingan spesifikasi resolusi tampilan dan teks antara alat yang dikembangkan dengan STV5730Aditunjukkan pada Tabel3. Jumlah titik tiap baris horisontal yang dihasilkan STV5730A adalah 28 x 12 = 336 titik, sedangkan jumlah titik tiap baris horisontal yang dihasilkan oleh alat yang dikembangkan adalah 40 x 8 = 320 titik. Dengan demikian resolusi titik dalarn baris yang dihasilkan oleh sistem yang dibuat adalah sebesar 95,24% dari resolusi titik dalarn baris yang dihasilkan STV5730A. Resolusi pada arah vertikal adalah sarna untuk kedua sistem karena dibatasi oleh resolusi baris PAL. Tek IIIIIDI2M5/. ~
Perbedaan lain antara sistem yang dibuat dengan STV5730A adalah menyangkut harga. Harga sebuah IC STV5730A tanpa komponen ekstemal yang dibutuhkan adalah tiga kali lipat dari total biaya yang dikeluarkan untuk pembuatan alat yang dikembangkan.
.2 Acq.
: 84,.. : -11'.
Gambar 12 Empat baris berisi data
Gambar 13 Contoh tampilan hitam putih
Tabel 3 Perbandingan spesifikasi resolusi antara sistem yang dibuat dengan STV5730A Spesifikasi Jumlah jenis karakter
STV5730
Sistem yang dibuat 96
128
12 baris x 40 karakter (total 480 karakter) 5 titik x 7 baris
11 baris x 28 karakter (total 308 karakter) 12 titik x 18 baris
Warna karakter
I dari 8, satu halaman
I dari 8, tiap karakter
Warna latar belakang
1 dari 8, satu halaman (warna latar belakang dan karakter saling berpengaruh)
1 dari 8, tiap karakter (warna latar belakang dan karakter saling bebas)
Komposisi halaman
Komposisi karakter Posisi tampilan huruf pada layar 40 posisi horisontal, 12 posisi vertikal 58 posisi horisontal, 63 posisi vertikal
ISSN : 0216 - 7565
Forum Teknik Vol. 31, No.1, Januari 2007
38
S. Kesimpulan Mikrokontoler AVR ATMega16 mampu membangkitkan sinyal video untuk menampilkan teks karena memiliki kecepatan dan memori data yang cukup, namun tidak mampu menangani tugas lain seperti antarmuka dengan komputer, manipulasi teks, dan penyimpananfile sekaligus. Mikrokontroler tambahan diperlukan untuk tugas-tugas lain tersebut. IC MCI377 juga sangat membantu menambahkan warna meskipun kualitas warna yang dihasilkan belum sempurna. Disamping harga yang lebih murah, sistem yang dikembangkan mempunyai keunggulan dalam hal jumlah karakter yang dapat ditampilkan dalam setiap halaman yakni 43% lebih banyak daripada STV5730A. Kelemahan dari sistem yang dikembangkan dibanding dengan STV5730A adalah dalam hal pembangkitan warna dan jumlah bentuk karakter yang dapat ditampilkan. Ucapan Terima Kasih
ha1.9.42- 9.57, Motorola Inc. Maxim, Anonim, 4 , Video Basics, diakses http://www.maxim-ic.com/an734, tanggal 26 Maret 2004 Anonim, 5, .. .., STV5730 series datasheets. Manufacturer: SGS-Thomson Microelectronics. http://www.chipdocs.com/datasheets/datasheetpdf/SGSThomson-Microelectronics/STV573O. html Anonim, 6, Atmel AVR assembler for Linux and others,_(http://avra.sourceforge.net). Gunee, R., 2003, How to generate composite video signals in software using PIC, http://www.rickard.gunee.com/projects/video/p ic/howto.php, diakses tanggal4 Desember 2003 Gulati, R.R, 1983, Monochrome and Color Television, Wiley Eastern Limited, New Delhi Hariadi, D., 1997, Pembangkit Sinyal Televisi pada Pemancar TV Toshiba Tipe TV 2401 di TVRI Stasiun Yogyakarta, Laporan Kerja Praktek, Fakultas, Teknik Universitas Gadjah Mada (tidak dipublikasikan) Lajeunesse, S.G., 1996, Composite Video Separation Techniques, Intersil Application Note AN9644
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Ir. Budi Setiyanto, MT beserta rekan-rekan peneliti lainnya yang telah membantu terlaksananya penelitian ini.
Land, B., 2003, Video Generation with A VR microcontrollers, Cornell University Electrical Engineering 476, http://instructl.cit.comell.edu/courses/ee4 76/ videoNideo.htm, diakses tanggal 4 Desember 2003
Daftar Pustaka
Maggi, M., , Video Pattern Generator, http://www.web-ee.com/Schematics/ PatternGenerator/videoib.pdf, diakses tanggal 24 Juli 2003
Anonim,I, , AVRbeginners.net - Your AVRI Starting Point, http://www.avrbeginners.net; diakses tanggal 17 Maret 2004
Meins, I., 2001, Video S/W, httu://members.ozemail. Anonim, 2, , Characteristics ofB,G/PAL at'fj com.au/-intello/video _s_w.htm, diakses M/NTSC television systems, tanggal 4 Desember 2003 http://www.kolumb~s.fI/pami1/video/pal- nt ,\ Widyastomo, V., 1999, Character Generator sc.html, diakses tanggal 23 Desember 2003 . VTW-400, Laporan Kerja Praktek, Fakultas Anonim, 3, , Color Television RGB th Teknik Universitas Gadjah Mada. (tidak PALINTSC Encoder:MC1377, Motorol~ dipublikasikan) Analog/Interface IC~ Device Data V01.11,\ I
-
ISSN : 0216 7565
