sistem komunikasi modul sensor jamak berbasiskan
Post on 24-Oct-2021
19 Views
Preview:
TRANSCRIPT
LAPORAN AKHIR
HIBAH PENELITIAN DOSEN MUDA
Tahun ke-satu dari rencana satu tahun
SISTEM KOMUNIKASI MODUL SENSOR JAMAK
BERBASISKAN MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN
SERIAL RS-485 MODE MULTI PROCESSOR
COMMUNICATION (MPC)
TIM PENELITI
Kadek Suar Wibawa, S.ST., M.T. (Ketua/NUPN. 9908419827)
Dibiayai dari DIPA PNBP Universitas Udayana
sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Penelitian,
Nomor: 2003/UN14.1.13/PN.00.00.00/2015, Tanggal 25 Mei 2015
JURUSAN TEKNOLOGI INFORMASI
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA TAHUN 2015
Bidang Unggulan : Teknologi informasi
Kode/Nama Bidang Ilmu : 462/ Teknologi Informasi
2
2
ii
iii
SISTEM KOMUNIKASI MODUL SENSOR JAMAK
BERBASISKAN MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN
SERIAL RS-485 MODE MULTI PROCESSOR
COMMUNICATION (MPC)
Kadek Suar Wibawa1) Jurusan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit
Jimbaran, Indonesia suar_wibawa@yahoo.com
Abstrak
Sistem komunikasi sensor jamak menggunakan standar komunikasi RS-485 untuk menghubungkan tiap pemroses data berbasiskan mikrokontroler membentuk jaringan topologi BUS. Sistem komunikasi ini memiliki kunggulan dalam hal : konektivitas (mudah didalam melakukan koneksi tiap pada jaringan komunikasi ) , skalabilitas (tingkat fleksibilitas yang tinggi di dalam perluasan jaringan), tahan terhadap derau dan mudah dalam melakukan perawatan/perbaikan jaringan.
Sistem komunikasi sensor jamak yang dibangun, menggunakan pendekatan model komunikasi master-slave. Sistem komunikasi master-slave yang dikembangkan pada topologi jaringan BUS perlu menerapkan filter terhadap lalulintas paket data pada saluran komunikasi. Hal ini dikarena tiap yang terhubung pada jaringan komunikasi mampu mendengar setiap paket data yang lewat pada jaringan tersebut. Untuk mengurangi beban kerja prosesor didalam memeriksa tiap paket data yang lewat maka diterapkan mode Multi Processor Communication (MPC). Sehingga porsesor yang bekerja pada sisi slave hanya perlu memeriksa pesan yang ditujukan untuk dirinya tanpa perlu memeriksa setiap paket berupa data yang lewat dalam saluran komunikasi.
Kata kunci : Multi Processor Communication (MPC), komunikasi sensor jamak,
RS-485
iv
Abstract
Multi-sensor communication system uses RS-485 standard communication connecting each microcontroller-based data processing unit to form BUS topology network. The advantages of this communication system are: connectivity (easy to connecting devices on a network), scalability (flexibility to expand the network), more resistant to noise, and easier maintenance.
The System is built using Master-Slave communication approach model. This system need to filter every data packet on communication channel because every device that connect in this network can hear every data packet across this network. Multi Processor Communication (MPC) model is applied to reduce processor’s burden in inspecting every data packet, so the processor that work in slave side only need to inspect the message for itself without inspecting every data packet across the communication chanel.
Key Word : Multi Processor Communication (MPC), multi-sensor
communication, RS-485
v
DAFTAR ISI
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3 Batasa penelitian ....................................................................................... 2
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................2
2.1 Sistem Komunikasi data ........................................................................... 2
2.2 Sistem Komunikasi RS-485 ..................................................................... 3
2.3 Mode Multi Processor Communication (MPC) ....................................... 4
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ......................................5
3.1 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5
3.2 Manfaat Penelitian .................................................................................... 5
BAB 4 METODE PENELITIAN ....................................................................5
4.1 Tahapan Penelitian ................................................................................... 5
4.2 Rancangan model penelitian..................................................................... 5
4.2.1 Rancangan Model Perangkat Keras .................................................. 6
4.2.2 Rancangan model perangkat lunak ................................................... 7
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................8
5.1 Disain Sistem ............................................................................................ 8
5.1.1 Disain Model Interkoneksi Sistem Komunikasi Data ....................... 8
5.1.2 Desain Perangkat Keras .................................................................... 9
5.1.3 Desain Perangkat Lunak ................................................................. 12
5.2 Implementasi Sistem .............................................................................. 17
5.2.1 Prototipe Perangkat Keras ............................................................... 17
5.2.2 Implementasi Perangkat Lunak ....................................................... 19
5.3 Hasil ........................................................................................................ 23
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................30
6.1 Simpulan ................................................................................................. 30
6.2 Saran. ...................................................................................................... 30
Daftar Pustaka......................................................................................................31
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsif dasar sistem komunikas data 2
Gambar 2.2 Struktur Bit pada Mode MPC 4
Gambar 4.1 Diagram umum sistem komunikasi sensor jamak 6
Gambar 4.2 Lapisan Perangkat Lunak 8
Gambar 5.1. Desain Sistem Komunikasi Data 9
Gambar 5.2. Desain perangkat keras Master 9
Gambar 5.3. Desain perangkar keras Slave #1 10
Gambar 5.4. Diagram perangkat keras Slave #2 11
Gambar 5.5 State diagram perangkat lunak Master 13
Gambar 5.6. Proses pengiriman pesan menggunakan MPC pada Master 14
Gambar 5.7. State diagram perangkat lunak Slave 15
Gambar 5.8. Proses pengiriman Data pada Slave 16
Gambar 5.9 Format Frame Data pada Data Link Layer 16
Gambar 5.10 Prototipe perangkat keras Master (a) tampak Samping, (b) tampak atas 17
Gambar 5.11. Prototipe perangkat keras Slave #1 (a) tampak Samping, (b) tampak atas 18
Gambar 5.12. Prototipe perangkat keras Slave #2 (a) tampak Samping, (b) tampak atas 18
Gambar 5.13. List code program untuk menghasilkan interrupt 25mS 19
Gambar 5.14. Inisialisasi mode MPC 9 bit 20
Gambar 5.15. Code program set nilai MPC bit 9 20
Gambar 5.16. Proses penerimaan paket dari Master 21
Gambar 5.17. Capture Data Modul GPS Receiver 22
Gambar 5.18. Hasil Sementara Sistem Komunikasi data mode MPC 26
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 4-1. Spesifikasi perangkat keras................................................................... 7
Tabel 5-1. Spesifikasi perangkat keras master ..................................................... 10
Tabel 5-2. Spesifikasi perangkat keras Slave #1 .................................................. 11
Tabel 5-3. Spesifikasi perangkat keras Slave #2 .................................................. 12
Tabel 5-4. GGA data format ................................................................................ 22
Tabel 5-5. Posisi fix indicator .............................................................................. 23
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem komunikasi melibatkan lebih dari satu perangkat pemroses data yang
terhubung dengan sensor untuk melakukan pengamatan terhadap suatu objek sudah
menjadi tren saat ini. Perkembang sistem jaringankomunikasi seperti ini harus
mampu memenuhi kebutuhan multi-poin [1] untuk menyediakan terminal bagi tiap
perangkat terhubung ke dalam sistem jaringan yang dibentuk.
Sistem minitroing [2] dan sistem telekontrol SCADA [3] menggunakan sistem
komunikasi multi-poin serial RS485 [4] untuk menghubungkan tiap perangkat
kedalam sistem jaringan menggunakan pendekatan model topologi jaringan BUS.
Topologi Jaringan BUS pada serial komunikasi RS-485 memiliki beberapa
keunggulan diantaranya : (1) mudah dalam melakukan konektivitas terutama untuk
penempatan sensor jamak [5] yang membutuhkan interkoneksi antar perangkat
yang terhubung dalam jaringan pada jarak yang berjauhan ; (2) mudah dalam
melakukan perluasan jaringan; (3) biaya yang murah. Data yang ditransmisikan
pada serial komunikasi RS-485 dibentuk kedalam paket data [5].
Paket data pada sistem komunikasi BUS ditransmisikan secara broadcasting
sehingga untuk setiap perangkat yang terhubung kedalam jalur komunikasi dapat
mendengar setiap paket data yang lewat. Semakin tinggi tingkat lalulintas data pada
jaringan komunikasi, maka akan semakin tinggi juga tingkat kinerja prosesor yang
dibutuhkan untuk memeriksa setiap paket data yang lewat. untuk mengurangi beban
kerja prosesor maka diperlukan sebuah mekanisme untuk melakukan filter dan
kategori paket yang dikirim pada saluran komunikasi. Mekanisme tersebut dapat
diterapkan dengan menggunakan pendekatan mode Multi Processor
Communication (MPC).
2
1.2 Rumusan Masalah
Dari uraian latar belakang , dapat ditarik rumusan masalah sebagai berikut:
Bagaimana membangun sistem komunikasi modul sensor jamak berbasiskan
mikrokontroler menggunakan sistem komunikasi RS-458 menerapkan mode multi
processor communication (mpc).
1.3 Batasa penelitian
Fokus permasalahan pada penelitian ini adalah :
1. Sistem komunikasi dibangun memanfaatkan media kabel dengan model
topologi jaringan BUS menggunakan serial komunikasi RS-485 menerapkan
multi processor communication (mpc).
2. Menggunakan sistem protokol komunikasi yang sederhana dalam melakukan
pertukaran data antar Slave dan Master.
3. Rancangan dan Pengujian sistem, menggunakan dua modul sensor yang
bertindak sebagai Salve dan satu modul bertindak sebagai Master.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sistem Komunikasi data
Komuniasi data merupakan proses pengiriman dan penerimaan data/informasi dari dua
atau lebih piranti yang terhubung dalam jaringan komunikasi. Pada sistem komunikasi
terdapat tiga elemen dasar untuk melakukan proses komunikasi, tiga elemen tersebut
adalah: Sumber Data (Source); Media transmisi dan Penerima (Receiver), seperti yang
terlihat pada Gambar 2.1 Prinsif dasar sistem komunikas data.
C.1
Pada Sistem komunikasi data umumnya dikenal dua pendekatan cara pengiriman data
yaitu pengiriman data secara paralel dan serial. Suatu pengiriman data disebut paralel
Sumber Media Transmisi Tujuan
Gambar 2.1 Prinsif dasar sistem komunikas data
3
jika sekelompok bit data ditransmisikan pada waktu yang sama dan menggunakan
beberapa jalur transmisi. Disebut serial jika data ditransmisikan bit per bit untuk setiap
bit data secara berurutan pada satu jalur komunikasi yang sama. Melihat Arah aliran
data pada sistem komunikasi serial maka dapat dikelompokan menjadi tiga model cara
berkomunikasi: (1) Simplex; (2) Duplex dan (3) Halfduplex. Dengan mengikuti model
dan aturan cara berkomunikasi, setiap node (piranti) yang terhubung dalam jaringan
komputer (membentuk topologi mesh, star, ring, dan Bus.) dapat berbagi data atau
sumber daya yang ada.
2.2 Sistem Komunikasi RS-485
Sistem RS485 merupakan komunikasi standar yang dikembangkan oleh Industri
Associations (EIA), Balance line dan sistem transmisi Half-duplex dengan panjang
transmisi hingga 1,2 Km. Standar komunikasi RS-485 memiliki spesifikasi elektrik
untuk memenuhi kebutuhan multi point atau sering disebut multi drop, adapun
spesifikasi teknis dari standar RS-485 adalah sebagai berikut :
RS-485 merupakan standar komunikasi dua kawat differensial. Untuk setiap
saluran membawa (1) sinyal yang dibutuhkan dan (2) sinyal balikan. Receiver
akan mendeteksi differensial tegangan dari kedua saluran tersebut. Jika dari
hasil perhitungan receiver mendeteksi terjadinya perbedaan yang diakibatkan
oleh noise elektrik maka sinyal tersebut tidak akan didefinisikan.
RS-485 merupakan standar komunikasi 'multi-point' atau 'multi-drop',
besarnya jaringan yang dapat dibentuk sebanyak 32 unit beban [6].
Pada desaian jaringan, kedua ujung saluran kabel RS-485 dipasangkan resistor
120Ω (dengan asumsi menggunakan kabel twisted pair 24-AWG) yang
terhubung secara paralel. Terminasi pada kedua ujung kabel dapat mengurangi
refleksi tegangan yang menyebabkan receiver salah di dalam membaca level
logika tagangan
Pada RS-485 sudah terdapat transformer-isolated supply dan OPTO-isolation
untuk jalur sinyal, sehingga dapat membantu menghindari interaksi antara
kabel listrik dan kabel jaringan yang dapat merusak komponen perangkat keras.
4
2.3 Mode Multi Processor Communication (MPC)
MPC merupakan fitur mode komunikasi yang dimiliki oleh serial UART mikrokontoler.
Mode ini menggunakan teknik pengalamatan dengan memanfaatkan 1 bit data terakhir
untuk mengindikasikan bahwa paket tersebut berupa frame alamat atau frame data,
seperti yang terlihat pada Gambar 2.2 Struktur Bit pada Mode MPC.
Gambar 2.2 Struktur Bit pada Mode MPC
Mode komunikasi MPC mampu memberikan pengalamatan hingga 256 (8 bit).
Berikut merupakan fitur dari MPCM serial UART.
Mengatur MPCM bit di UCSRnA memungkinkan fungsi menyaring frame
masuk yang diterima oleh receiver USART.
Frame yang tidak mengandung informasi alamat akan diabaikan dan tidak di
masukkan ke dalam buffer penerima. Hal Ini secara efektif mapu mengurangi
jumlah frame masuk yang harus ditangani oleh CPU, dalam sistem dengan
beberapa mikrokontroler yang berkomunikasi melalui serial bus yang sama.
Transmiter tidak terpengaruh oleh pengaturan MPCM ini, namun harus
digunakan berbeda ketika bagian dari sistem memanfaatkan mode komunikasi
multi-prosesor tasking.
5
BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN
3.1 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : membangun sistem komunikasi multi-
poin menggunakan serial komunikasi RS-485 mode multi processor
communication (mpc) untuk mengurangi beban prosesor terhadap penanganan
lalulintas data (inspeksi paket) pada saluran sistem komunikasi topologi BUS.
3.2 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Mampu membangun prototipe perangkat keras sistem komunnikasi data
berbasiskan mikrokontroler sebagai pusat proses data menggunakan serial
komunikasi BUS-RS485 sebagai dasar eksperiment untuk penelitian lanjutan.
2. Mampu membangun perangkat lunak untuk mengolah hasil ukur sensor pada
sistem sensor jamak, menerapkan model layanan lapisan data link dalam
berkomunikasi dan menyajikan data olah berupa informasi kepada pengguna
akhir melalui tampilan grafis layar LCD.
3. Sebagai landasan untuk mengembangkan sistem komunikasi data yang lebih
kompleks menuju perangkat sistem cerdas.
BAB 4 METODE PENELITIAN
4.1 Tahapan Penelitian
Penelitian dibagi kedalam 3 tahap yaitu : Rancangan sistem, Implementasi sistem
dan Pengujian sistem. Lokasi penelitian dilakukan pada Jurusan Teknologi
informasi Kampus Bukit Jimbaran.
4.2 Rancangan model penelitian
Rancangan model penelitian dibagi menjadi dua sub bagian yaitu : (1) rancangan
perangkat keras dan jaringan komunikasi; (2) rancangan perangkat lunak.
6
4.2.1 Rancangan Model Perangkat Keras
4.2.1.1 Diagram Umum Sistem
Diagram umum sistem pada sistem komunikasi multi prosesor untuk sensor jamak
dapat dilihat pada Gambar 4.1 Diagram umum sistem komunikasi sensor jamak.
Slave
#1
Slave
#2
Slave
#3
Slave
#n
Master
Jaringan Komunikasi Bus
Gambar 4.1 Diagram umum sistem komunikasi sensor jamak
Sistem komunikasi multi point untuk sensor jamak menggunakan serial komunikasi
RS-485 sebagai antarmuka sistem komunikasi. Setiap piranti terhubung ke dalam
jaringan komunikasi melalui sebuah terminal, membentuk topologi jaringan BUS.
Model sistem komunikasi menggunakan pendekatan Master-Slave, dimana satu
piranti bertindak sebagai master yang menjalankan fungsi : (1) Pemberi perintah,
melakukan kontrol dan manajemen jaringan komunikasi; (2) koleksi unit data hasil
ukur sensor untuk setiap piranti yang terhubung ke jaringan komunikasi dan (3)
antar muka pengguna akhir untuk menampilkan data hasil ukur sensor.
4.2.1.1 Rancangan piranti perangkat keras.
Piranti perangkat keras pada penelitian dibangun menggunakan mikrokontroler
sebagai main processing dan masing-masing piranti dilengkapi dengan antar muka
MAX-485 sebagai komponen sistem komunikasi data. Piranti perangkat keras
dibedakan menjadi dua golongan: Piranti perangkat keras Master dan piranti
perangkat keras Slave. Spesifikasi teknis rancangan perangkat keras seperti terlihat
pada tabel Tabel 4-1. Spesifikasi perangkat keras.
7
Tabel 4-1. Spesifikasi perangkat keras
Master Board
No. Komponen Spesifikasi Fungsi
1 Mikrokontroler 32K Bytes Flash program memory, 16-
bit Timer/Counter, Programmable
Serial USART.
Unit pemroses data
2 MAX-485 32 multi drop, differential signal, 5volt
DC Source
Antar muka komunikasi
serial BUS
3 LCD Grafic 128 x 64 dot matrix with led back light Tampilan untuk antar
muka pengguna akhir
4 Komponen pendukung lain Sesuai kebutuhan Komponen utama
/pelengkap
Master Board
1 Mikrokontroler 8,16, 32K Bytes Flash program
memory, 16-bit Timer/Counter,
Programmable Serial USART.
Unit pemroses data
2 MAX-485 32 multi drop, differential signal, 5volt
DC Source
Antar muka komunikasi
serial BUS
3 LCD 8x2 dot matrix with led back light Tampilan untuk antar
muka pengguna
4 Sesnsor Sesuai kebutuhan Sebagai media uji untuk
proses pengukuran
5 Komponen pendukung lain Sesuai kebutuhan Komponen utama
/pelengkap
Guna memenuhi kebutuhan antar muka dengan pengguna akhir maka dibutuhkan
media yang mampu menampilkan hasil pengukuran menggunakan Grafik LCD dot
matrix pada papan piranti perangkat keras Master.
4.2.2 Rancangan model perangkat lunak
Perangkat lunak dikembangkan menerapkan sintak kode bahasa pemrograman C
menggunakan IDE AVR Studio Versi 6 memanfaatkan GCC Compiler pada chip
programable mikrokontroler embedded system. Seperti halnya pada perangkat
keras, sistem perangkat lunak dikembangkan menjadi dua bagian yaitu sistem
perangkat lunak Master dan sistem perangkat lunak Slave seperti terlihat pada
gambar Gambar 4.2.
8
Lapisan Aplikasi Lapisan Aplikasi
Lapisan Data Link
Lapisan Data Link
Lapisan Fisik Lapisan Fisik Lapisan Fisik
Sinyal elektrik Sinyal elektrik
Format Frame
DataData
Paket Data Paket Data
Kode biner
Kode biner
Kode biner
Master Slave
Sensor
Gambar 4.2 Lapisan Perangkat Lunak
Perangkat lunak sistem komunikasi data berada pada lapisan data link, melakukan
manajemen dan kontrol/tatacara komunikasi . Tiap-tiap piranti yang terhubung
pada saluran komunikasi memiliki nomor alamat unik sebagai identitas yang
menyatakan bahwa pesan/data yang dikirim sesuai dengan alamat yang dituju.
Lapisan fisik berfungsi untuk menterjemahkan signal elektrik pada perangkat keras
menjadi kode biner, perangkat lunak berfungsi untuk memproses kode biner
tersebut dan menyajikan dalam bentuk data yang bernilai (memiliki makna sesuai
dengan konteksnya). Layer aplikasi berfungsi sebagai antar muka sistem dengan
pengguna akhir.
BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Disain Sistem
5.1.1 Disain Model Interkoneksi Sistem Komunikasi Data
Disain rancangan model komunikasi dikelompokan menjadi dua bagian berbeda,
yaitu: jaringan sistem komunikasi dan komunikasi antarmuka sensor. Yang
dimaksud dengan jaringan sistem komunukasi disini adalah jaringan komunikasi
yang menghubungkan antar piranti Master dengan piranti Slave menggunakan
standar komunikasi RS-485 melalui media kabel twisted membentuk topologi
jaringan BUS. Sedangkan sistem komunikasi antar muka sensor menghubungkan
piranti slave dengan modul-modul sensor menggunakan standar komunikasi yang
sesuai seperti USART dan I2C. Rancangan diagram sistem komunikasi data terlihat
seperti pada Gambar 5.1
9
Sistem
minimum
mikrokontroler
#1
Sensor 1
Slave #1
Sistem
minimum
mikrokontroler
#2
Sensor 2
Sistem
minimum
mikrokontroler
#4
Sensor 3
Sistem
minimum
mikrokontroler
#3
Display
PORT
Slave #2 Master Salve #3
Term
inia
si
Term
inia
si
Serial Bus Komunikasi RS-485
MAX-485
USART
MAX-485
USART
MAX-485
USART
MAX-485
USART
Gambar 5.1. Desain Sistem Komunikasi Data
Pada kedua ujung akhir jaringan dipasangkan resistor sebagai terminasi yang
berfungsi meredam arus balik sinyal elektrik yang terjadi pada kabel.
5.1.2 Desain Perangkat Keras
5.1.2.1 Desain piranti Master
Piranti master berfungsi sebagai unit koleksi data dan antarmuka dengan pengguna
akhir, menyajikan parameter hasil ukur berupa data/informasi dalam bentuk
tampilan LCD grafis 128x64 dot matrix. Diagram skematik desain perangkat keras
master seperti terlihat pada Gambar 5.2.
Gambar 5.2. Desain perangkat keras Master
Prosesor pada piranti master disesain menggunakan Microcontroller AVR 8bit
ATMega 32 dengan kapasitas flash memory sebesar 32 KB [7] sudah cukup untuk
10
menyimpan sintak program yang diperlukan. Piranti ini juga dilengkapi dengan
clock crystal 7.372800 MHz. Spesifikasi perangkat keras master seperti terlihat
pada tabel Tabel 5-1.
Tabel 5-1. Spesifikasi perangkat keras master
No. Nama Spesifikasi
1 Processor 8-bit AVR Microcontroller ATMega 32
2 Flash memory 32 Kbyte
3 Clock Oscilator 7.372800 MHz
4 Interface Communication Serial BUS Max-485
5 Operational Voltage 5-12 Volt DC
6 Display LCD Grafic 128 x 64 dot matrix
5.1.2.2 Desain piranti Slave
Desain penelitian ini menggunakan dua sampai tiga piranti yang bertindak sebagai
slave, masing-masing piranti dihubungkan dengan sebuah sensor untuk melakukan
pengukuran. Piranti slave #1 dihubungkan dengan sensor temperature and relative
humidity mengunakan saluran komunikasi I2C. Untuk melihat hasil ukur sensor
pada piranti ini dilengkapi LCD dot matrix 2x8 yang menampilkan hasil ukur
temperatur dalam °C dan kelembaban relatif dalam %. Diagram skematik Slave #1
seperti terlihat pada Gambar 5.3.
Gambar 5.3. Desain perangkar keras Slave #1
11
Prosesor pada piranti slave #1 disesain menggunakan Microcontroller AVR 8bit ATMega 8 dengan kapasitas flash memory sebesar 8 KB [8] sudah cukup untuk menyimpan sintak program yang diperlukan. Piranti ini juga dilengkapi dengan clock crystal 3.6486 MHz . Spesifikasi perangkat keras master seperti terlihat Spesifikasi perangkat keras slave #1 seperti pada tabel Tabel 5-2.
Tabel 5-2. Spesifikasi perangkat keras Slave #1
No. Nama Spesifikasi
1 Processor 8-bit AVR Microcontroller ATMega 8
2 Flash memory 8 Kbyte
3 Clock Oscilator 3.6846 MHz
4 Interface Communication - Serial BUS Max-485
- I2C
5 Sensor type Temperature and Relative Humidity
6 Operation Voltage 5-12 Volt DC
7 Display LCD 8 x 2 dot matrix
Piranti Slave #2 dihubungkan dengan sensor GPS untuk melalukan pengukuran
koordinat posisi berupa latitude dan longitude dan update waktu jam, menit, detik
yang didapat dari clock receiver GPS. Diagram skematik Slave #2 seperti terlihat
pada Gambar 5.4
Gambar 5.4. Diagram perangkat keras Slave #2
Prosesor pada piranti slave #2 disesain menggunakan Microcontroller AVR 8bit ATMega 162 dengan kapasitas flash memory sebesar 8 KB [9]. Mikrokontroler ini memiliki dua antarmuka USART, satu antarmuka terhubung dengan MAX-485 sebagai antarmuka jalur komunikasi utama dan USART lainnya dihubungkan
12
dengan sensor GPS. Piranti ini juga dilengkapi dengan clock crystal 3.6486 MHz. Spesifikasi perangkat keras master seperti terlihat Spesifikasi perangkat keras slave #1 seperti pada tabel Tabel 5-2.
Tabel 5-3. Spesifikasi perangkat keras Slave #2
No. Nama Spesifikasi
1 Processor 8-bit AVR Microcontroller ATMega 162
2 Flash memory 8 Kbyte
3 Clock Oscilator 7.32728 MHz
4 Interface Communication - Serial BUS Max-485
- Serial TTL USART
5 Sensor type Global Position System (GPS)
6 Operation Voltage 5-12 Volt DC
5.1.3 Desain Perangkat Lunak
Perangkat lunak didesain menggunakan menggunakan teknik struktural dimana
program disusun secara logis dengan logika yang efisien, efektif dan sederhana.
Sehingga pemecahan masalah dapat dilakukan secara logis dan sistematis. Program
dikelompokan menjadi dua bagian yang berbeda yaitu: perangkat lunak untuk
piranti Master atau yang untuk selanjutnya disebut perangkat lunak master dan
perangkat lunak Slave yang dibangun untuk piranti Slave.
5.1.3.1 Desain perangkat lunak Master
Perangkat lunak Master memiliki fungsi dan tanggung jawab:
1. Melakukan kontrol dan manajemen sistem komunikasi data;
2. Menampung data sementara dan mengolah data dari slave menjadi bentuk
informasi;
3. Berfungsi sebagai antarmuka sistem dengan pengguna akhir, memberikan
informasi tampilan grafis kepada pengguna.
Master memberikan perintah kepada slave yang dituangkan dalam bentuk pesan
alamat (address). Pesan tersebut di generate pada interval waktu 25 mS
memanfaatkan fungsi interrupt timer tiap satu detik. Sehingga dalam kurun satu
detik Master mampu mengenerate sebanyak 40 pesan. 40 pesan ini sudah cukup
untuk memanajemen tugas yang diberikan kepada master mengingat jumlah node
13
maksimum yang terhubung pada jaringan sebanyak 32 buah (sesuai dengan
spesifikasi teknis standar komunikasi multi point MAX-485). State diagram
perangkat lunak Master seperti terlihat pada Gambar 5.5.
Main Process
Timer
Interrupt
Service
Routine
Interrupt
Service
Routine RXC
Process
Send
Message
Interrupt Uart
Receive
Process
Update
data
display
Timer Counter
SLEEP
Message
Transmite
Gambar 5.5 State diagram perangkat lunak Master
Proses utama pada perangkat lunak slave memanajemen pesan yang digenerate oleh
interrupt timer. ada 40 pesan dalam bentuk bilangan desimal dari 0 s/d 39 yang di-
generate tiap 25mS dalam kurun waktu satu detik. Misalkan pesan satu digunakan
oleh Master untuk memerintahkan Slave melakukan pengukuran secara serentak
(broadcast). Jika slave menerima kode tersebut maka semua lave yang terhubung
pada satu jaringan yang sama akan melakukan pengukuran dan menyimpan hasil
pengukuran pada memori sementara masing-masing piranti. Pesan 10 digunakan
oleh Master untuk memerintahkan slave #1 mengirimkan hasil ukur temperatur &
kelembaban relatif dan pesan 20 digunakan untuk memerintahkan slave #2
mengirimkan posisi koordinat sensor maka ketika masing-masing slave menerima
perintah tersebut akan merespon berupada data yang diminta sesuai dengan alamat
pesan masing-masing yaitu slave #1 merespon pesan 10 dan slave #1 merespon
pesan 20 dan seterusnya. Ketika master poses pada master menghasilkan kode 30
maka kode tersebut untuk dirinya sendiri, melakukan update tampilan hasil ukur
yang telah dikirimkan oleh masing-masing slave pada kode sebelumnya.
14
Metode Multi Processor Communication (MPC) membedakan pesan menjadi dua
bagian yaitu pesan berupa alamat dan pesan berupa data. Skema MPC pada Master
men-generate pesan berupa alamat yang nantinya diterjemahkan oleh slave menjadi
kode perintah. Desain skema diagram proses pengiriman pesan dengan
menggunakan mode MPC seperti terlihat pada gambar Gambar 5.6.
Pengiriman Pesan Pada Master
Se
nd
Da
taM
PC
MB
uffe
r D
ata
UDRE Init
Byte data yg di kirim sudah complete?
Frame data berupa message address?
Set mode MPC Clear mode MPC
- Clear UDRE- Clear Buffer TX data- Set TXD pada posisi IDLE
Y N
YN
- Send Byte Data- Counter Byte data yang sudah dikirim
Return
Gambar 5.6. Proses pengiriman pesan menggunakan MPC pada Master
Sebelum pesan tersebut dikirim Master melakukan proses identifikasi pesan, jika
pesan berupa message address maka bit ke-8 akan diset satu (set mode MPC). Jika
berupa data akan diset 0 (clear mode MPC).
5.1.3.2 Desain perangkat lunak Slave
Perangkat lunak Slave didesain bersifat pasif dalam artian hanya bekerja jika
diperintahkan. Jika tugas yang diberikan telah selesai dikerjakan maka slave berada
pada mode slave. Perangkat lunak slave memiliki fungsi:
1. Melakukan pengukuran dan mengolah data hasil ukur sensor;
2. Menyediakan data hasil ukur yang diperlukan oleh Master.
Slave berinteraksi dengan sensor melalui antarmuka sistem komunikasi yang
disediakan untuk melakukan proses ukur dan mengolah data hasil ukur yang
diterima oleh sensor. Proses ini dilakukan jika terdapat pesan yang diberikan oleh
master berupa pesan alamat yang menyatakan bahwa sensor malakukan pengukuran
15
secara serentak (broadcast). Nilai hasil olah data ini disimpan sementara pada
Random Access Memory slave hingga slave mendapatkan perintah pesan alamat
oleh master untuk mengirimkan data hasil ukur sensor pada selang waktu
berikutnya. Slave berada pada kondisi IDEL dalam posisi SLEEP jika tiap tugas
yang diberikan oleh master telah selesai dikerjakan. State diagram perangkat lunak
Slave seperti terlihat pada Gambar 5.7.
Manipulate
data
Measurement
process
Get Raw
Data
Interrupt
Service
Routine RXC
Process
Send
DataSet to mesure
Set
Command
Interrupt Uart
Receive
Data
Transmite
Censor
SLEEP
Idle
Gambar 5.7. State diagram perangkat lunak Slave
Proses pengiriman data pada slave menggunakan mode clear mode MPC karna
slave hanya mengirimkan data kepada master dan tidak melakukan komunikasi
dengan slave yang lain. Sehingga ketika slave menerima pesan dari master berupa
pesan alamat yang menyatakan Master menginginkan data hasil ukur sensor maka
Slave merespon pesan tersebut dengan data yang telah disediakan pada buffer
penimpanan data sementara slave. Desain skema diagram proses pengiriman data
pada slave seperti terlihat pada Gambar 5.8.
16
Transmite Data Pada Slave
Sen
d D
ata
Buf
fer
Dat
a
N
- Clear UDRE
- Clear Buffer TX data
- Set TXD pada posisi IDLE
UDRE Init
Byte data yg di kirim
sudah complete?
Y
Return
- Clar MPC
- Send Byte Data
- Counter Byte data yang sudah dikirim
Gambar 5.8. Proses pengiriman Data pada Slave
Pada desain ini, tiap piranti memiliki alamat unit yang menyatakan identitas
masing-masing piranti. Tiap Slave mengirimkan data yang dibutuhkan oleh master
sesuai dengan pesan alamat yang diterima. Untuk mengidentifikasi dan menjamin
keabsahan data yang dikirimkan oleh slave maka data dikirim dalam bentuk paket
data menggunakan format frame seperti pada Gambar 5.9 pada lapisan datalink.
Gambar 5.9 Format Frame Data pada Data Link Layer
Keterangan :
Start bit : Awal data Jumlah : Jumlah merupakan panjang payload data (1 byte) Sumber : ID dari sumber data (1 byte) Tujuan : ID dari sumber data (1 byte) Command : Respon data untuk nomor alamat yang diberikan oleh
Master (1 byte) nByte data : Data payload (n byte data) Checksum : Koreksi data error (1 byte) Stop bit : Akhir dari data
Untuk menjamin kebsahan data selama proses transmisi data, pada format frame
disertakan deteksi eror dengan menambahkan satu byte data berupa jumlah
keselurah data (check sum). Jika nilai dari check sum yang disertakan pada format
frame tidak sesuai dengan jumlah check sum yang dihitung oleh Master maka
dianggap terjadi perubahan data selama proses pengiriman sehingga master dapat
meminta kembali frame data yang baru jika diperlukan.
17
5.2 Implementasi Sistem
5.2.1 Prototipe Perangkat Keras
5.2.1.1 Prototipe Perangkat Keras Master
Gambar 5.10 merupakan hasil tampilan prototipe perangkat keras master, untuk
gambar (a) memperlihatkan terminal konektor serial BUS RS-485 sebagai terminal
penghubung antara piranti master dengan piranti slave yang lain ke dalam satu
jaringan yang sama.
Gambar 5.10 Prototipe perangkat keras Master (a) tampak Samping, (b) tampak atas
Bagian (b) merupakan tampilan atas prototipe Master yang memperlihatkan
tampilan grafis LCD 128x64 dot Matrix baris pojok kanan atas menampilkan waktu
yang diterima dari sensor GPS dengan format hh:mm:ss yang diperbaharui tiap satu
detik. Baris kedua menampilkan Judul Penelitian. Baris ketiga menampilkan hasil
ukur Slave #1 yang terhubung dengan sensor RHT, bagian kanan dengan simbol T
memperlihatkan hasil ukur sensor temperatur dua digit. Sisi kiri menampilkan
kelembaban relatif sensor dalam % Baris ke empat dan lima pada layar LCD
menampilkan posisi koordinat GPS berturut-turut posisi latitude dan longitude.
5.2.1.2 Prototipe perangkat keras Slave
Prototipe perangkat keras Slave #1 merupakan prototipe yang terhubung dengan
sensor RHT. Sesuai dengan desain pada Gambar 5.3, prototipe ini dilengkapi
dengan LCD 2x8 dot matrix untuk menampilkan hasi ukur temperatur dan
kelembaban relatif sensor. Hasil tampilan prototipe seperti terlihat pada Gambar
5.11.
18
Gambar 5.11. Prototipe perangkat keras Slave #1 (a) tampak Samping, (b) tampak atas
Gambar bagian (a) merupakan tampak atas, memperlihatkan terminal konektor
serial BUS RS-485 sebagai media penghubung piranti slave #1 ke dalam jaringan
komunikasi. Bagian (b) dengan tanda lingkaran merah merupakan sensor RHT yang
dihubungkan ke piranti slave #1 menggunakan media kabel dengan antarmuka
komunikasi stander I2C. Display pada baris pertama dengan simbol T
memperlihatkan hasil pengukuran sensor temeratur dengan nilai ukur 30.7 °C dan
baris ke dua dengan simbul RH menunjukan nilai ukur kelembaban relatif sebesar
65.4%.
Gambar 5.12 merupakan prototipe perangkat keras Slave #2 yang terhubung
dengan sensor GPS menggunakan media kabel dengan antarmuka komunikasi
serial TTL USART.
Gambar 5.12. Prototipe perangkat keras Slave #2 (a) tampak Samping, (b) tampak atas
Gambar bagian (a) merupakan tampak atas, memperlihatkan terminal konektor
serial BUS RS-485 sebagai media penghubung piranti slave #1 ke dalam jaringan
komunikasi. Bagian (b) dengan tanda lingkaran merah merupakan GPS receiver
yang menerima data koordinat posisi dari satelite GPS.
19
5.2.2 Implementasi Perangkat Lunak
5.2.2.1 Perangkat lunak Master
Perangkat lunak master memiliki tugas dalam memanajemen sistem komunikasi.
Prosedur transmisi data dilakukan terskedul, dikendalikan menggunakan timer
yang menghasilkan interrupt dalam kurun waktu 25mS selama satu detik. Sehingga
dalam periode waktu satu detik Master mampu menghasilkan perintah sebanyak 40
kali dalam satu detik untuk manajemen sistem komunikasi. Interrupt timer yang
tepat dihasilkan dengan mengunakan Clear Timer on Compare Match (CTC) yang
merupakan fitur bawaan dari Microcontroller. Interrupt dihasilkan dengan
membandingkan set nilai pada Output Compare Register (OCR) dengan
Timer/Counter (TCNT).
Pada desain model penelitian ini piranti Master memiliki clock cristal oscilator
7.372800 MHz dengan nilai timer prescaler diset pada nilai 1024. Nilai OCR
didapat dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan berikut.
𝑂𝐶𝑅𝑛 = (𝑇𝑖𝑚𝑒_𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 ∗ 𝑓𝑜𝑐
𝑁) − 1 ……………………………………………ii
𝑂𝐶𝑅𝑛 = (0.025 𝑆∗ 7372800 𝐻𝑧
1024) − 1
𝑂𝐶𝑅𝑛 = 179 . Implementasi pada perangkat lunak seperti pada list code program berikut.
Gambar 5.13. List code program untuk menghasilkan interrupt 25mS
Setiap selang waktu 25S interrupt register timer memberikan flag interrupt kepada
microcontroller. Microcontroller menjalankan tugas yang ada pada porgram utama
misalkan pada waktu tersebut tugas yang harus dijalankan adalah mengambil data
hasil ukur sensor pada piranti Slave.
20
Mode PMC pada perangkat lunak yang didesain pada piranti master untuk
mengirimkan pesan alamat kepada Slave memungkinkan untuk untuk menyaring
tiap paket yang lewat pada jalur transmisi. Sehingga hanya paket yang berupa pesan
alamat saja yang akan di periksa sehingga mengurangi beban kerja prosesor.
Implementasi inisialisasi penggunaan Mode MPC seperti pada list kode Gambar 5.14.
Gambar 5.14. Inisialisasi mode MPC 9 bit
Sebelum paket tersebut dikirim, Master terlebih dahulu akan menandai paket
tersebut dengan melakukan set nilai bit 9 pada paket tersebut. Jika paket berupa
pesan alamat maka nilai bit 9 akan diset 1 dan jika berupa data diset 0. List kode
program seperti pada Gambar 5.15.
Gambar 5.15. Code program set nilai MPC bit 9
Ketika slave mendeteksi adanya paket data yang lewat pada jalur komunikasi maka
slave hany perlu medeteksi satu bit pada akhir bit paket tersebut. Jika nilai register
pada bit tersebut bernilai satu maka paket tersebut berupa pesan alamat dan di
inspeksi lebih dalam lagi, jika tidak maka paket tersebut diabaikan.
5.2.2.2 Implementasi perangkat lunak slave
Prangkat lunak pada piranti Slave memiliki tugas menyediakan data hasil ukur
sensor untuk selanjutnya ditransmisikan ke piranti master jika terdapat pesan alamat
yang menyatakan Master meminta data hasil ukur. Seperti yang sudah dijelaskan
pada sub bab sebelumnya Slave mendeteksi nilai bit register pada bit terakhit paket
tersebut. Jika bit tersebut menyatakan pesan pesan alamat atau bernilai satu pada
bit kesembilan maka slave akan memeriksa isi paket tersebut apakah paket tersebut
ditujukan untuk dirinya sendiri. Jika iya maka Slave akan merespon pesan tersebut
sesuai dengan arti perintah pada pesan tersebut. Jika tidak maka Slave akan
21
mengabaikan pesan tersebut. Skema diagram proses penerimaan dan ispeksi paket
oleh Slave seperti terlihat pada Gambar 5.16.
ISR RXC pada Slave
Pro
ce
ss
Bu
ffe
r D
ata
Back ground
ISR_RXCE
Buffer stream data dari UDR
Apakah paket berupa message?
Apakah message sesuai dg alamat slave?
Proses
Return
N
Y
Y
N
Gambar 5.16. Proses penerimaan paket dari Master
Dari skema diatas dapat dilihat bahwa paket data tersebut akan diproses jika dan
hanya jika paket tersebut berupa pesan dan sesuai dengan alamat pada Slave yang
bersangkutan.
Selain proses pananganan komunikasi, Slave juga melakukan tugas pengukuran
sensor dan menyediakan data hasil sensor untuk selanjutnya ditransmisikan ke
piranti master melaui saluran komunikasi RS-485. Berikut merupakan salah satu
contoh proses penanganan data pada Slave #2 yang terhubung dengan sensor GPS.
Piranti Slave#2 menerima data titik koordinat dalam bentuk ASCII karakter
menggunakan standar protokol NMEA 1083 seperti yang terlihat pada Gambar
5.17.
22
Gambar 5.17. Capture Data Modul GPS Receiver
Hasil dump data menunjukan sekian banyak data yang diterima dalam selang waktu
satu detik. Sehingga perangkat lunak slave harus mampu memilah data yang
digunakan sesuai dengan kebutuhannya. Misalkan pada kasus ini kita akan
menggunakan data $GPGGA-Global Positioning System Fixed Data [10] untuk
menentukan waktu, dan posisi latitude dan longitude dari sensor. Microcontroller
memfilter semua blok data dan hanya melewatkan data dengan format $GPGGA
untuk selanjutnya akan diproses.
Misal pada Gambar 5.17, GPS Receiver menerima data $GPGGA dengan nilai
$GPGGA,040340.000,0840.9055,S,11513.475,E,1,11,1.0,35.4,M,20.0,M,,0000*7
6, sesuai dengan protokol NMEA 0813 format data dapat dilihat pada Tabel 5-4.
Tabel 5-4. GGA data format
Nama Contoh Data Unit Keterangan Message ID $GPGGA GGA header protokol UTC Time 040340.000 HHMMSS.SSS Latitude 0840.9055 Ddmm.mmmm N/S Indicator S N=north or S=south Longitude 11513.4751 dddmm.mmmm E/W Indicator E E=east or W=west Position Fix Indicator 1 Lihat table 2. Satellites Used 11 Range 0 to 12 HDOP 1.0 Horizontal Dilution of
Precision MSL Altitude 35.4 Meters Units M Meters Geoid Separation 20.0 Meters Units M Meters Age of Diff. Corr Diff. Ref. Station ID Checksum 76 Nilai checksum
23
Tabel 5-5. Posisi fix indicator
Nilai Penjelasan 0 GPS fix, tidak tersedia atau tidak valid 1 GPS Mode SPS, fix valid 2 Differential GPS, Mode SPS, fix valid
3-5 Tidak support
Data yang diterima dari sensor GPS receiver agar data tersebut dapat digunakan
untuk menentukan posisi koordinat misal untuk support maps google API’s, data
tersebut harus di koneversi terlebih dahulu kedalam bentuk nilai desimal.
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙 = 𝐷𝑒𝑗𝑎𝑡 + (𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡/60) …………………………………….i
Contoh untuk nilai latitude, menggunakan persamaan i
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙 = 08 + (40.9055
60) = 8.6818
Jadi posisi latitude 08.6818 Bujur Selatan
Contoh untuk nilai langitude, menggunakan persamaan i
𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙 = 115 + (13.4751
60) = 115.2246
Jadi posisi latitude 115.2246 Bujur Timur
Hasil olah data inilah yang dikirimkan oleh piranti Slave ke piranti Master
menggunakan format frame protokol seperti pada Gambar 5.9 Format Frame Data
pada Data Link Layer.
5.3 Hasil
Hasil implementasi perangakat keras dan perangkat lunak pada piranti Master
seperti pada Gambar 5.18. Gambar 5.18 (a) merupakan kondisi awal ketika Piranti
Master diaktifkan. Pada kondisi ini, piranti Slave yang terhubung dengan piranti
Master belum mengirimkan hasil pengukuran sensor. Sehingga pada monitor LCD
Grafik masih menunjukan nilai 00:00:00 untuk waktu pengukuran pada GPS, nilai
temperatur dan kelembaban udara masing-masing 00.0°C dan 00.0% untuk sensor
RHT dan titik koordinat GPS latitud dan longitude menunjukan nilai dd.mmm dan
dd.mmmm.
24
Gambar 5.18. Hasil Uji Implementasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak Piranti Master (a) kondisi awal, (b) Setelah data masuk.
Gambar 5.18 (b) menunjukan kondisi setelah piranti Slave yang terhubung dengan
piranti Master melalui saluran komunikasi BUS mengirimkan nilai hasil ukur
masing-masing sensor menggunakan format frame data yang disepakati (lihat
kembali Gambar 5.9 Format Frame Data pada Data Link Layer).
Error! Reference source not found.Gambar 5.19 merupakan hasil implementasi
perangkat keras dan perangkat lunak pada piranti Slave #1. Gambar 5.19 (a)
menunjukan perubahan nilai hasil pengukuran temperatur dan kelembaban
lingkungan. Pada baris pertama tampilan LCD dot matrix menunjukan perubahan
nilai temperatur lingkungan dengan sensitifitas perubahan nilai ukur 0.1 °C dan
pada baris kedua menampilkan perubahan nilai ukur kelembaban lingkungan
dengan sensitifitas perubahan nilai 0.1%.
Gambar 5.19. Hasil Uji Perangkat Keras dan Perangkat Lunak Pada Slave #1 (a) hasil pengukuran sensor RHT menunjukan perubahan nilai ukur, (b) data dump serial line RHT.
25
Gambar 5.19 (b) menunjukan hasil data dump serial line jalur komunikasi BUS.
Pada gambar tersebut terlihat respon dari piranti Slave #1 terhadap perintah pesan
alamat dengan nilai 10(d) (dalam nilai desimal) atau 0x0A(h) (dalam nilai hexa)
menggunakan format frame data seperti pada Gambar 5.9.
Gambar 5.19 (b) pada blok atas memperlihatkan nilai data dump serial line
menggunakan format hexa desimal. Pada format tersebut memperlihatkan nilai
32.1,65.7 angka ini menunjukan nilai pengukuran 32.1°C untuk temperatur
lingkungan dengan nilai kelembaban relatif 65.7%. Blok kedua Gambar 5.19 (b)
memperlihatkan nilai hasil pengukuran piranti Slave #2 menggunakan format hexa
desimal.
Gambar 5.20 merupakan hasil implementasi perangkat keras dan perangkat lunak
pada piranti #2. Piranti ini tidak dilengkapi grafik LCD sehingga jika user ingin
melihat hasil pengukuran sensor dapat memantau melalui data dump serial line
seperti terlihat pada gambar Gambar 5.20 (b).
Gambar 5.20. Implementasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak Piranti Slave #2 (a) piranti Slave #2 (b) data dump serial line GPS.
Gambar 5.20 (b) bagian bblok atas menunjukan nilai hasil pengukuran sensor GPS
menggunakan format $GPGGA (lihat kembali penjelasan pada Tabel 5-4. GGA
data format) yang sudah difilter sesuai dengan kebutuhan sistem. Pada blok tersebut
terlihat nilai 154759,08.6817,115.2245 yang mengandung makna, waktu
pengukuran dilakukan pada pukul 15 waktu setempat, menit ke 47 pada detik ke
26
59. Titik koordinat pengukuran menunjukan posisi latitude -08.6817 dan longitude
115.2245 sesuai dengan Format Frame Data pada Data Link Layer Gambar 5.9.
Gambar 5.21. Hasil Posisi Koordinat Pengukuran Menggunakan Bantuan Google Maps
Titik koordinat latitude dan longitude hasil pengukuran pada Piranti Slave #2 jika
diinputkan menggunakan bantuan Google Maps API’S pada halaman website
https://www.google.co.id/maps akan ditampilkan lokasi pengukuran berupa peta
digital seperti terlihat pada Gambar 5.21.
Hasil integrasi sistem komunikasi data Piranti Master, Piranti Slave #1 dan Slave
#2 seperti terlihat pada Gambar 5.22. Hasil integrasi sistem telah sesuai dengan
desain perangkat keras dan perangkat lunak pada point 4.2. Dimana sistem telah
mampu menampilkan hasil pengukuran dengan perubahan data hasil ukur sensor
dengan durasi waktu satu detik.
Gambar 5.22. Hasil Integrasi Sistem Komunikasi data mode MPC
27
Hasil pengujian mode Multi Processor Communication (MPC) sebagai berikut.
Pada mode MPC format data serial menggunakan pengaturan 9 bit data dimana data
terakhir pada register data bit 8 (dari bit 0 s/d bit 8) mengindikasikan bahwa frame
tersebut berupa data atau berupa alamat perintah seperti yang telah dijelaskan pada
point 2.3, list kode program untuk setup register tersebut seperti pada Gambar 5.23
.
Gambar 5.23. List Kode Program Pengaturan Mode MPC berupa Frame Data atau Alamat
Baris pertama kode program menunjukan bahwa frame yang dikirimkan Piranti
Master melalui BUS serial line berupa alamat dimana pada register UCSRB untuk
bit 8 (bit terakhir mode 9 bit, dari 0 s/d 8) diset dengan nilai 1. Baris kedua kode
program merupakan frame berupa data dimana pada format ini, nilai register
UCSRB untuk bit register TX8B diset dengan nilai 0.
Gambar 5.24. Hasil Uji mode MPC (a) List kode fungsi untuk mengirim data, (b) hasil data dump serial line
Gambar 5.24 (a) merupakan list kode perangkat lunak Master mengirimkan format
berupa data dengan kode perintah 1 bermakna semua Piranti Slave yang terhubung
pada jaringan komunikasi BUS melakukan pengukuran tiap sensor secara serentak.
Kode perintah 10 bermakna Slave #1 mengirimkan data hasil pengukuran sensor
setelah menerima kode perintah ini dan nilai 20 bermakna Slave #2 mengirimkan
data hasil pengukuran setelah menerima kode perintah ini. Pada masing-masing
28
Slave dialokasikan 10 kode untuk keperluan yang lain. Hasil pengujian menunjukan
bahwa tidak ada satu slave pun yang merespon kode perintah ini, hal ini
dikarenakan perintah yang dikirimkan oleh Piranti Master berupa data bukan alamat
perintah sehingga semua Piranti Slave mengabaikan format data tersebut seperti
terlihat pada Gambar 5.24 (b).
Slave hanya merespon perintah yang diberikan oleh master jika kode format
perintah tersebut berupa alamat atau dengan kata lain jika nilai register UCSRB
untuk bit register TX8B bernilai 1.
Gambar 5.25. Hasil Uji mode MPC (a) List kode fungsi untuk mengirim format alamat, (b) hasil data dump serial line
Gambar 5.24 (a) merupakan list kode perangkat lunak Master mengirimkan format
alamt. Gambar 5.24 (b) menunjukan nilai 01(H) atau 1 dalam desimal yang yang
diartikan Piranti Master memerintahkan seluruh Piranti Slave untuk melakukan
pengukuran sensor secara serantak. Perintah ini tidak memerlukan respon sehingga
Slave tidak mengirimkan respon terhadap perintah tersebut tetapi langsung
mangeksekusi perintah yang diberikan. Nilai berikutnya adalah 0A(H) atau 10 dalam
desimal, yang diartikan Master meminta Slave #1 mengirimkan nilai hasil
pengukuran yang telah dilakukan pada kode perintah 01. Format pesan ini
memerlukan respon berupa data dari Slave sehingga pada pada dump serial line
terlihat respon yang diberikan oleh slave berupa frame byte FFFE-0E-01-0A-0A-
33-32-2E-31-2c-36-2E-37-E3-FF-0D sesuai dengan frame data protokol yang telah
disepakati (menggunakan format hexa desimal). Nilai yang dicetak tebal
29
merupakan data hasil pengukuran sensor, yang jika di terjemahkan menggunakan
format ASCII Karter bernilai 32.1,65.7 seperti yang telah dijelaskan pada Gambar
5.19 (b). dan kode perintah 0A(H) atau 20 dalam nilai desimal memerintahkan Slave
#2 untuk mengirimkan nilai hasil ukur sensor titik koordinat GPS seperti
menggunakan format protokol seperti pada Slave #1. Hasil penujian menunjukan
bahwa sistem berjalan sesuai dengan desain yang dirancang diman tidak terdapat
error yang terjadi selama proses pengiriman data.
Format frame protokol dilengkapi fungsi error checking untuk mengantisipasi
terjadinya data error ketika sistem bekerja. Cek data error menggunakan metode
check sum 8 bit. Dimana tiap data dalam format frame tersebut diakumulasikan dan
dimodule 256 untuk mendapatkan hasil akhir 8 bit. Nilai check sum ini disertakan
pada byte terakhir format frame data. Hasil uji validasi data respon yang diberikan
oleh Slave seperti terlihat pada Gambar 5.26.
Gambar 5.26. Hasil Uji Cehcking Error
Hasil ini disimulasikan dengan mengirimkan perhitungan nilai check sum yang
salah pada format frame fata yang dikirimkan oleh Slave #1. Slave #1 menyertakan
hasil perhitungan check sum bernilai CD(H) dalam hexa desimal atau 205 dalam
desimal. Ketika master menerima format data tersebut Master akan memeriksa
paket data dan menghitung ulang nilai check sum dimulai dari jumlah data sampai
nilai data terakhir. Dalam hasil perhitungan ini Master mendapatkan nilai hasil
perhitungan sebesar 204. Nilai check sum yang disertakan pada format frame data
30
respon dari Slave #1 tidak sesuai dengan hasil perhitungan check sum yang
dilakukan oleh Master. Hal ini mengindikasikan telah terjadi perubahan data selama
proses pengiriman data sehingga master memberikan respon kode check sum RHT
err.
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Simpulan
Integrasi sistem komunikasi sensor jamak menggunakan mode Multi Processor
Communication (MPC) berbasiskan Mikrokontroler pada serial komunikasi RS-
485 telah berjalan sesuai dengan desain yang dilakukan. Multi Processor
Communication Mode (MPCM) mampu mengurangi inspeksi tiap paket frame yang
lewat pada jaringan komunikasi, dengan melihat nilai register UCSRB pada bit
register TXB8 sehingga dapat mengurangi kinerja beban prosesor.
6.2 Saran.
Pengembangan sistem jaringan komunikasi untuk sistem-sistem yang dapat
terprediksi (predictable) baik berupa data maupun sistem pewaktu akan lebih baik
jika menggunakan sistem terskedul (scheduler).
31
Daftar Pustaka
[1] Salam, A, Mukhidin & Sucita T 2012, Rancang Bangun Sistem Jaringan Multidrop Menggunakan RS-485 Pada Aplikasi Pengontrolan Alat Penerangan Kamar hotel , hh.1-11, dilihat 10 Frebruari 2015, <http://jurnal.upi.edu/file/01_ABDUS_SALA_hal.1-11__.pdf>
[2] Wibawa, K S, Pharmasetiawan, B, Dairi, H, Mutijarsa, K, & Cahyono, B 2013, ‘Studi Banding Jaringan Teknologi Informasi dan Komunikasi On-line Transformer Monitoring System CBM P3B-JB, EII-forum, Bandung
[3] Tiyono, A, Sudjadi & Setiawan, I 2011, ‘Sistem Telekontrol SCADA Dengan Fungsi Dasar Modbus Menggunakan Mikrokontroler AT89S51 dan Komunikasi Serial RS485’, diakses 10 Frebruari 2015, <http://eprints.undip.ac.id/25348/1/ML2F001573.pdf>
[4] MAXIM. (2010) RELIABILITY REPORT FOR MAX3082CPA+ PLASTIC ENCAPSULATED DEVICES. Test Report .
[5] HANTO, A & Prawito 2012, ‘Sistem Komunikasi Sensor Jamak dengan Serial Rs 485 ‘, diakses 10 Frebruari 2015, <www.fisika.lipi.go.id/in/?q=download/file/fid/487>
[6] MAXIM 2003, Low-Power, Slew-Rate-Limited RS-485/RS-422 Transceivers, USA
[7] ATMEL Corporation 2009, 8-bit Microcontroller with 32K Bytes In-System Programmable Flash ATMega 32, Data sheet, USA
[8] ATMEL Corporation 2006, 8-bit Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash ATMega 8, Data sheet, USA
[9] ATMEL Corporation 2007, 8-bit Microcontroller with 16K Bytes In-System Programmable Flash ATMega 162, Data sheet, USA
[10] Global Sat n.d., GPS Engine Board: ER-411, Data sheet, Ver.1.3.1, Taiwan
32
Lampiran 1. Personalia tenaga peneliti
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap (dengan gelar) Kadek Suar Wibawa, S.ST., M.T.
2 Jenis Kelamin Laki-laki (L)
3 Jabatan Fungsional Staf Pengajar 4 NIP/NIK/No. identitas lainnya 5108071608830003 5 NUPN 9908419827 6 Tempat dan Tanggal Lahir Sangsit, 16 Agustus 1983. 8 Nomor Telepon HP 081802044855
9 Alamat Kantor Kampus Bukit Jimbaran, Jurusan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
10 Nomor Telepon/Fax (0361)703315 11 Alamat e-mail suar_wibawa@yahoo.com/suar_wibawa@unud.ac.id 12 Lulusan yg telah dihasilkan -
13 Mata Kuliah yang diampu
Jaringan Komputer dan Komunikasi Isu dan Prinsif Proteksi TI IT Forensik Manajemen dan Implementasi Proteksi TI Statistik dan Riset TI Bahasa Pemrograman Pra Projek Tugas Akhir Tugas Akhir Penulisan Ilmuah
B. Riwayat Pendidikan
S1/D4 S2 S3
Nama Perguruan Tinggi Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Bidang Ilmu Teknik Elekto bidang Otomasi
Industri
Teknologi Informatika bidang
Teknologi Informasi
Tahun Masuk - Lulus 2007 – 2009 2011 - 2013 Judul Skripsi/
Tesis/Disertasi Implementasi Sistem komunikasi Nirkabel Untuk Pengendalian Robot Tank
Perancangan dan Implementasi Sistem Komunikasi Data On-line Transformer Monitoring System di Gardu Induk (GI).
Nama Pembim- bing/ Promotor
Ir. Yudi Satria Gondokaryono,
M.Sc., Ph.D
Dr. Ir. Bambang Pharmasetiawan,
MSEE
Dr. Kusprasapta Mutijarsa, ST., MT .
33
C. Pengalaman Penelitian (Bukan Skripsi, Tesis, Maupun Disertasi)
No Tahun Judul Penelitian Pendanaan
Sumber Jumlah (Rp) 1 2014 Anggot Peneliti Hibah Penelitian Dosen Muda,
Judul: Rancangan dan Implementasi Sistem
Monitoring Temperatur dan Kelembaban
Udara Menggunakan Mikrokontroler, GPS dan
GPRS Berbasiskan Web.
DIPA UNUD
Tahun 2014
2 2015 Hibah Penelitian Dosen Muda, Judul: Sistem
Komunikasi Sensor Jamak Berbasiskan
Mikrokontroler Menggunakan Serial Rs-485
Mode Multi Processor Communication (MPC)
DIPA UNUD
Tahun 2015
10 Juta
D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat (bukan skripsi, tesis,
maupun disertasi)
No Tahun Judul Penelitian Pendanaan
Sumber Jumlah (Rp) 1 2015 Anggota Pengabdian Pada Masyarakat
Judul: Karya Inovasi Alat Peraga Berupa
Media Pembelajaran Budi Pekerti
Berbasis Cerita Rakyat Bali.
E. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah Dalam Jurnal
Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar
dan dapat dipertanggung jawabkan secara hukum. Dan apabila dikemudian hari
ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima
resikonya.
Bukit Jimbaran, 30 Oktober 2015 Hormat Saya,
(Kadek Suar Wibawa, S.ST., M.T.) NUPN. 9908419827
top related