RANCANG BANGUN DAN REALISASI USB-HOST UNTUK TRANSAKSI FILE TANPA MENGGUNAKAN PC BERBASIS MIKROKONTROLER Wahyu Adam, M.Eng.Sc 1, Tri Pujiantoro 2 1,2
3
Program Studi Teknik Informatika, STMIK LPKIA Jln. Soekarno Hatta No. 456 Bandung 40266, Telp. +62 22 75642823, Fax. +62 22 7564282 Email : 1
[email protected] , 2
[email protected]
Abstrak Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat tambahan dengan komputer yang mulai dikembangkan pada tahun 1996 oleh beberapa perusahaan besar industri komputer. Saat ini banyak perangkat portable digital yang memiliki port USB. Dengan adanya koneksi USB, transfer file menjadi lebih cepat dan secara ukuran fisik menjadi lebih ringkas. Sistem USB memindahakan beban kerja pada sisi PC sebagai host dan menyederhanakan rangkaian perangkat USB. Fungsi PC saat ini sangatlah penting sebagai host controller dalam melakukan transaksi file. Banyak sekali yang menggunakan PC atau perangkat sejenisnya sebagai perantara untuk melakukan transaksi file dan kesulitan untuk melakukan transaksi file apabila alat tersebut tidak ada saat dibutuhkan. Oleh karena itu penyusun mempunyai solusi untuk mengatasi masalah di atas dengan memanfaatkan teknologi mikrokontroler. Solusi yang dimaksud adalah dengan merangcang suatu alat yang berfungsi sebagai host USB untuk transaksi file tanpa meggunakan PC berbasis mikrokontroler. Alat yang akan dirancang adalah papan PCB yang telah dimodifikasi sedemikian rupa menjadi host USB untuk melakukan transaksi file dan memiliki sebuah layar kecil yang berfungsi sebagai interface. Komponen-komponen yang digunakan untuk merancang alat ini yaitu ATMega128, Vinculum USB-Host Starter Kit dan LCD4884.
Kata kunci: USB-Host, Transaksi File, ATMega128, Vinculum USB-Host Starter Kit, LCD4884
1.
Pendahuluan Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen networking. Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus. Dengan ditemukannya USB yang ringkas dan flexible, perlahan-lahan peranan USB mulai menggantikan jenis konektifitas lain seperti serial RS232 maupun paralel. Rancangan awal USB adalah memindahkan
beban kerja pada PC yang mempunyai sumber daya besar dan menyederhanakan desain perangkat USB. Namun sejalan dengan kemampuan komputasi perangkat portable yang semakin tinggi, beban kerja sistem USB dapat dilakukan oleh perangkat portable sehingga dapat meggantikan peran PC. Pada Tugas Akhir ini akan menjelaskan perancangan USB-Host untuk transaksi file (salin dan hapus file) tanpa menggunakan PC. Banyak sekali yang menggunakan PC atau perangkat sejenisnya sebagai perantara untuk melakukan transaksi file dan kesulitan untuk melakukan transaksi file apabila alat tersebut tidak ada saat dibutuhkan. Oleh karena itu penyusun mempunyai solusi
untuk mengatasi masalah di atas dengan memanfaatkan teknologi mikrokontroler. Solusi yang dimaksud adalah dengan merangcang suatu alat yang berfungsi sebagai Host Controller untuk transaksi file tanpa meggunakan PC berbasis mikrokontroler. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, penulis mengidentifikasikan beberapa permasalahan sebagai berikut : Masalah yang diangkat pada Tugas Akhir kali ini adalah bagaimana merancang dan membangun sebuah alat sebagai Host Controller agar kompatibel dengan dua alat USB sehingga dapat terhubung satu sama lain dan dapat melakukan transaksi file.
1.
2. 3.
4.
5.
Untuk memfokuskan penelitian, maka dibatasi permasalahan hanya mencakup sebagai berikut: Alat USB yang akan diuji hanya perangkat yang termasuk Mass Storage Class seperti USB Flash Disk. Konsumsi daya tidak diperhitungkan dan tidak diamati Hanya bisa melakukan penyalinan atau penghapusan file saja tidak bisa menyalin dan menghapus dalam bentuk folder. Proses salin dan hapus file hanya bisa dilakukan satu per satu atau semua tidak dapat dilakukan secara bersamaan. Kecepatan transfer file tidak diperhitungkan dan tidak diamati. Mengacu pada perumusan masalah, tujuan yang hendak dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah merancang dan merealisaikan sebuah alat Host Controller berbasis mikrokontroler ATMega128 dengan menggunakan bahasa C.
mikrokontroler yang akan mempermudah dalam melakukan transaksi file seperti halnya sebuah PC.
Gambar 2.1 Blok Digaram USB-Host
2.2 ATMega128 ATMega 128 merupakan mikrokontroller keluarga AVR yang mempunyai kapasitas flash memori 128KB. AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).Secara umum, AVR dapat terbagi menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga AT-Mega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, bisa dikatakan hampir sama. Semua jenis AVR dilengkapi dengan flash memori sebagai memori program. Kapasitas dari flash memori ini berbeda antara chip yang satu dengan chip yang lain. Tergantung dari jenis IC yang digunakan. Untuk flash memori yang paling kecil adalah 1 kbytes (ATtiny11, ATtiny12, dan ATtiny15) dan paling besar adalah 128 kbytes (ATMega128). 2.3 Vinculum USB-Host Starter Kit
2. Dasar Teori 2.1 Teori Tentang Komputer Transaksi file biasa terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Ketika sebuah file akan digandakan, dipindahkan ataupun dihapus melalui perangkat storage seperti USB Flash Disk. Namun dalam melakukan transaksi file ini mempunyai sedikit kendala yaitu haruslah menggunakan PC sebagai media interface sekaligus Host Controller dalam melakukan transaksi. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah perangkat
Gambar 2.2 Vinculum USB-Host Starter Kit
Vinculum USB-Host Starter Kit merupakan modul USB host controller yang dapat digunakan untuk berbagai hal yang berkaitan dengan USB device, seperti mengakses storage device (USB flash disk, dll), berkomunikasi dengan HID (Human Interface Device, seperti mouse USB dan keyboard USB), CDC (Communication Device Class), dan kompatibel dengan FTDI device lainnya (seperti FT232, FT245, dan FT2232). Modul ini menggunakan antarmuka UART, paralel FIFO, dan SPI dengan level tegangan kompatibel dengan level tegangan TTL sehingga memudahkan pengguna dalam mengimplementasikannya ke dalam sistem berbasis mikrokontroler/mikroprosesor. Modul ini dapat diaplikasikan untuk sistem yang menggunakan peralatan USB, seperti mengakses USB flash disk atau menerima masukan dari keyboard USB.
2.4 LCD4884 Dari perspektif hardware LCD memiliki resolusi 84 dengan 48 piksel, dengan lampu belakang biru. Hal ini dapat dengan mudah menampilkan enam baris dari empat belas karakter alfanumerik, atau dua baris dari enam karakter yang sangat besar. Selain itu, dapat menampilkan gambar bitmap yang berukuran tepat. Di bagian atas-kiri digital pin 8-13 telah diperluas dengan pencocokan VCC dan GND pin, dan di bagian bawah sebelah kanan yang sama telah dilakukan dengan pin analog satu sampai lima.
“UML menyediakan kosa kata umum istilah object-oriented dan teknik diagram yang cukup kaya untuk model proyek pengembangan sistem dari analisis melalui implementasi“. 3. Analisis Sistem 3.1 Pemodelan Fungsional Pemodelan fungsional menggambarkan proses bisnis dan interaksi sistem informasi dengan lingkungannya. Pemodelan fungsional sebagai sarana untuk mendokumentasikan dan memahami persyaratan dan memahami fungsi atau perilaku eksternal dari sistem. 3.1.1
Use Case Diagram
Gambar 3.1 Use Case Diagram USB-Host 3.1.2
Use Case Description
Tabel 3.1 Deskripsi Use Case Sinkron Perangkat USB
Gambar 2.3 Tampilan LCD4884
2.4 Pengertian UML Menurut (Dennis, Wixom, Tegarden, 2009) yang di kutip pada buku Systems Analysis Design UML Version 2.0 An ObjectOriented Approach menerangkan :
1. Sinkron Perangkat USB Actor : User Pra Kondisi : Pasang Perangkat USB (FD) ke alat Kondisi Akhir : USB Terhubung Basic Flow : (1) Menghidupkan alat (2) Pasang perangkat FD Sumber dan Target Alternatif Flow : -
Tabel 3.2 Deskripsi Use Case Kelola Data 2. Kelola Data Actor Pra Kondisi hapus) Kondisi Akhir Basic Flow
: User : Kelola data (salin dan : data tersalin dan terhapus : (1) Salin data saja (2) Salin data (pilih semua) (3) Hapus data saja (4)Hapus data (pilih semua) (5)Tampilkan indikator traksaksi data
3.3 Pemodelan Tingkah Laku Menggambarkan aspek keterurutan waktu dari pesan yang disampaikan, dan/atau menggambarkan aspek struktur organisasi objek yang mengirim dan menerima pesan dimodelkan dengan Sequence Diagram. 3.3.1 Sequence Diagram
Alternatif Flow : Tabel 3.3 Deskripsi Use Case Display 3. Display Actor Pra Kondisi Kondisi Akhir Basic Flow
Gambar 3.4 Sequence Diagram Kelola Data : User : Sudah masuk ke sistem, dan display : Display informasi : (1) Tampilkan isi FD (2) Tampilkan proses transaksi
Alternatif Flow : 3.2 Pemodelan Struktural Model struktural menggambarkan orang, tempat , atau hal-hal tentang informasi yang didapat dan bagaimana mereka berhubungan satu sama lain. Menunjukan perilaku sistem yang menggambarkan perilaku yang menspesifikan urutan kelakuan suatu objek selama siklus hidupnya ketika merespon suatu kejadian.
Gambar 3.5 Sequence Diagram Kelola Data
3.2.1 Class Diagram Gambar 3.6 Sequence Diagram Display
Gambar 3.2 Class Diagram
3.1 Pemodelan Perilaku Pemodelan perilaku sistem menggambarkan perilaku dari sistem secara spesifik berdasarkan respon suatu kondisi yang diterima oleh suatu objek dalam sistem. Pemodelan perilaku sistem digunakan untuk membantu memahami aspek dinamis dari satu kelas dan bagaimana instan-nya berkembang sepanjang waktu.
3.4.1
State Machine
Gambar 3.7 State Machine USB-Host 4. Ananlisis Sistem 4.1 Blok Diagram Gambar dibawah ini merupakan gambar blok diagram dari rancang bangun USBHost.
Gambar 4.1 Blok Diagram Sistem
4.2 Subsistem Perangkat Input 4.2.2 Vinculum USB-Host Starter Kit
Vinculum USB-Host Starter Kit merupakan modul USB host controller yang dapat digunakan untuk antarmuka USB device melalui UART, paralel FIFO dan SPI. Modul ini dapat digunakan untuk aplikasi yang berhubungan dengan USB device seperti mengakses data USB, berkomunikasi dengan HID (Human Interface Device), CDC (Communication Device Class) serta kompatibel dengan piranti FTDI yang lain. 4.3 Subsitem Perangkat Output 4.2.1 LCD4884 LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Rangkaian LCD dalam rangkaian alat USBHost menggunakan ATMega128 ini berfungsi sebagai media informasi dari kinerja sistem. Sistem akan mengeluarkan output berupa data yang berada pada sebuah Flash Disk.
Gambar 4.2 Rangkaina LCD4884 4.4 Subsistem Catu Daya Fungsi dari rangkaian catu daya ini yaitu untuk memberikan suplai daya untuk rangkaian. Tegangan DC yang dibutuhkan oleh rangkaian adalah sebesar 5 Volt.
Gambar 4.1 Rangkaian Vinculum USB-Host Starterkit Gambar 4.3 Rangkaian Catu Daya
tidak adanya media untuk transaksi file seperti PC ataupun Laptop yang berfungsi sebagai Host Controller.
4.5 Skema Keseluruhan
DAFTAR PUSTAKA
1.
2.
3. Gambar 4.4 Skema Keseluruhan Sistem 5. Implementasi Sistem 5.1 Integrasi Sistem Masukan kedua Flash Disk pada port USB yang terdapat di Vinculum USB-Host Starter Kit, dimana salah satu Flash Disk berperan sebagai Sumber dan yang satunya lagi sebagai Target. Kemudian LCD akan menampilkan informasi untuk salin file atau hapus file serta menampilkan semua isi file di dalam Flash Disk Source dan Flash Disk Target. Pilih perintah salin atau hapus pada Menu Utama yang di tampilkan pada LCD. Gunakan joystick untuk menggerakan cursor pada LCD. Pilih sesuai perintah yang diinginkan.
4.
Daftar Pustaka Lainnya 5.
6.
Gambar 5.17 Pengujian Integrasi Sistem 6.
Kesimpulan Berdasarkan hasil analisa, perancangan dan implementasi yang telah dilakukan, maka kesimpulan yang didapat adalah sebagai berikut : 1. Alat USB-Host yang telah dirancang dan direalisaikan berhasil dalam melakukan transaksi file antara dua alat USB (Flash Disk) seperti salin file dan hapus file sesuai perintah yang diinginkan dan menjadi alternatif ketika
Jamaludin, Jaja. 2010, Kupas Tuntas Dibalik Keajaiban Dahsyat Flash Disk, Yogyakarta, CV. ANDI OFSET. Ariyanto, Dede. 2010, Teknik Jitu Mengoptimalkan Flashdisk, Jakarta, PT. Elex Media Komputindo. Agus Pracoyo dan Tossin Alamsyah, 2010, RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN DEVAIS PERIPHERAL INPUT/OUTPUT ( I/O) BERBASIS UNIVERSAL SERIAL BUS USB, Politeknik Negeri Malang & Jakarta, pp 181-190. Syahid, 2011, SIMULASI KERJA MIKROKONTROLER UNTUK MELAKSANAKAN PROSES ADAPTIF DENGAN ALGORTIMA LMS, Politeknik Negeri Semarang pp 323-331.
7.
8.
Agfianto dan Dhani. 2010, Tutorial Pemrograman Mikrokontroler AVR dengan WinAVR GCC (ATMega16/32/8535), http://klikdisini.com/embedded, download tnaggal 1 Mei 2014. USB Implementers Forum, Inc., Universal Serial Bus Revision 2.0 specification, USB Developer – Document, http://www.usb.org/developer/docs/, download tanggal 30 April 2014. Peacock, C., USB in a NutShell, http://www.beyondlogic.org/usbnutshell /usb2.shtml, download tanggal 30 April 2014. Datasheet ATMega128, 8-bit Atmel Microcontroller with 128Kbytes InSystem Programmable Flash, ATMEL http://www.atmel.com/Images/doc8151. pdf, download tanggal 02 Mei 2014.
