PENGKABELAN PORT SERIAL, PORT PARALEL, USB, DAN PORT SERIAL RS-232

I. PENGKABELAN PORT SERIAL

Pada prinsipnya, serial ialah pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan parallel seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh serial ialah mouse, scanner dan system akuisisi data yang terhubung ke port COM1/COM2.

Peralatan Port Serial

Device pada serial port dibagi menjadi 2 (dua ) kelompok yaitu Data Communication Equipment (DCE) dan Data Terminal Equipment (DTE). Contoh dari DCE ialah modem, plotter, scanner dan lain lain sedangkan contoh dari DTE ialah terminal di komputer.

Spesifikasi elektronik dari serial port merujuk pada Electronic Industry Association (EIA) :

1. “Space” (logika 0) ialah tegangan antara + 3 hingga +25 V.

2. “Mark” (logika 1) ialah tegangan antara –3 hingga –25 V.

3. Daerah antara + 3V hingga –3V tidak didefinisikan /tidak terpakai

4. Tegangan open circuit tidak boleh melebihi 25 V.

5. Arus hubungan singkat tidak boleh melebihi 500mA.

Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data. Berikut tampilan port serial DB9 yang umum digunakan sebagai port serial

clip_image002clip_image004

Gambar Port DB9 jantan Gambar Port DB9 betina

Konektor port serial terdiri dari 2 jenis, yaitu konektor 25 pin (DB25 dan 9 pin (DB9) yang berpasangan (jantan dan betina). Bentuk dari konektor DB-25 sama persis dengan port paralel. Umumnyua COM1 berada dialamat 3F8H, sedangkan COM2 dialamat 2F8H.

Tabel. Jenis Sinyal RS232 yang Umum Digunakan

clip_image005

clip_image007

Gambar. DB9 male Gambar. DB9 female

Keterangan

· Pin 1 = Data Carrier Detect (DCD)

· Pin 2 = Received Data (RxD)

· Pin 3 = Transmitted Data (TxD)

· Pin 4 = Data Terminal Ready (DTR)

· Pin 5 = Signal Ground (common)

· Pin 6 = Data Set Ready (DSR)

· Pin 7 = Request To Send (RTS)

· Pin 8 = Clear To Send (CTS)

· Pin 9 = Ring Indicator (RI)

Pemrograman Port Serial Komputer

Port serial sering digunakan untuk interfacing komputer dan mikrokontroler, karena kemampuan jarak pengiriman data dibandingkan port paralel. Berikut contoh  program assembly untuk komunikasi serial antara 2 PC. Untuk komunikasi ini, anda cukup menghubungkan :

  1. Pin TxD ke pin RxD computer lain
  2. Pin RXD dihubungkan ke pin TxD komputer lain
  3. RTS dan CTS dihubung singkat
  4. DSR dan DTR dihubung singkat
  5. GND dihubungkan ke GND komputer lain

Bila anda bandingkan cara komunikasi yang dilakukan secara paralel dengan cara komunikasi yang dilakukan secara serial, maka masing-masing akan memiliki keuntungan dan kelebihan yang tersendiri. Komunikasi yang dilakukan secara serial mempunyai keuntungan dari sisi pengkabelan, karena hanya memerlukan tiga buah kabel, TX, RX dan Ground.

II. PENGKABELAN PORT PARALEL

Port paralel ialah port data  di komputer untuk mentransmisi 8 bit data dalam sekali detak. Standar port paralel  yang baru ialah IEEE 1284 dimana dikeluarkan tahun 1994.  Standar ini mendefinisikan 5 mode operasi sebagai berikut :

1. Mode kompatibilitas

2. Mode nibble

3. Mode byte

4. Mode EPP (Enhanced parallel port)

5. Mode ECP (Extended capability port)

Tujuan dari standar yang baru tersebut ialah untuk mendesain driver dan peralatan yang baru yang kompatibel dengan peralatan lainnya serta standar paralel port sebelumnya (SPP) yangn diluncurkan tahun 1981. Mode  Compatibilitas, nibble dan byte  digunakan sebagai standar perangkat keras yang tersedia di port paralel  orisinal dimana EPP dan ECP membutuhkan tambahan hardware dimana dapat berjalan dengan kecepatan yang lebih tinggi. Mode kompatibilitas atau (“Mode Centronics” ) hanya dapat mengirimkan data pada arah maju pada kecepatan 50 KBytes per detik hingga 150 KBytes per detik. Untuk menerima data, anda harus mengubah mode menjadi mode nibble atau byte. Mode nibble dapat menerima  4 bit (nibble) pada arah yang mundur, misalnya dari alat ke computer. Mode byte  menggunakan fitur bi-directional parallel untuk menerima 1 byte (8 bit) data pada arah mundur. IRQ (Interrupt Request ) pada port paralel  biasanya pada IRQ5 atau IRQ7.

Port paralel Extend dan Enhanced menggunakan  hardware tambahan untuk membangkitkan dan mengatur handshaking. Untuk mengeluarkan 1 byte ke printer menggunakan mode kompatibilitas, software harus :

1. Menulis byte ke data port

2. Cek untuk melihat apakah printer sibuk, jika sibuk, ia tidak akan menerima data, sehingga data yang telah ditulis akan hilang.

3. Buat strobe (pin 1) rendah. Ini memberitahukan printer bahwa data yang benar telah berada di line data

4. Buat strobe tinggi lagi setelah menunggu sekitar 5 mikrodetik setelah membuat strobe low.

Hal ini membatasi kecepatan data. Sedangkan  EPP dan ECP mengizinkan hardware mengecek jika printer sibuk dan mengeluarkan sinyal strobe  atau handshaking lainnya. Ini berate hanya 1 instruksi I/O yang harus dilakukan yang akan meningkatkan kecepatan Port ECP juga mempunyai kelebihan menggunakan saluran DMA dan buffer FIFO, jadi data dapat digeser tanpa menggunakan instruksi I/O.

Protokol  EPP mempunyai 4 macam siklus transfer data yang berbeda yaitu :

  1. Siklus baca data (Data read)
  2. Siklus baca alamat (Address Read)
  3. Siklus tulis data (data write)
  4. siklus tulis alamat (address write)

Siklus data digunakan untuk mentrasfer data antara host dan peripheral.  Siklus alamat digunakan untuk mengirimkan alamat, saluran (channel) atau informasi perintah dan control.

Berikut ialah tabel nama pin dari konekter DB25 dan Centronics dengan jumlah konektor 34.  DB25 ialah konektor yang umum digunakan di computer sebagai port paralel , sedangkan konektor Centronics umum ditemukan di printer.  IEEE 1284 ialah standar yang menentukan 3 konektor berbeda yang dapat digunakan dengan port paralel, yaitu 1284 tipe A ialah konektor DB25 yang dapat ditemukan di hampir semua komputer, 1284 tipe B ialah konektor Centronics 36 pin yang umum ditemukan di printer, IEEE 1284 type C ialah konektor 36 pin seperti Centronics, tetapi ukurannya lebih kecil dan lebih memuaskan.

clip_image009

Tabel Nama pin dari konektor parallel port  DB 25 dan Centronics

Pin DB25 Pin Centronics Sinyal

SPP

Arah  In/out Register Hardware di invert
1 1 nStrobe In/Out Control Ya
2 2 Data 0 Out Data
3 3 Data 1 Out Data
4 4 Data 2 Out Data
5 5 Data 3 Out Data
6 6 Data 4 Out Data
7 7 Data 5 Out Data
8 8 Data 6 Out Data
9 9 Data 7 Out Data
10 10 nAck In Status
11 11 Busy In Status Ya
12 12 Paper-Out / Paper-End In Status
13 13 Select In Status
14 14 nAuto-Linefeed In/Out Control Ya
15 32 nError / nFault In Status
16 31 nInitialize In/Out Control
17 36 nSelect-Printer / nSelect-In In/Out Control Ya
18 – 25 19-30 Ground Gnd

Untuk mengeluluarkan data di port parallel, anda gunakan fungsi outport (8 bit ) dan outportb(16 bit).

Alamat Port

Port Paralel  mempunyai 3 alamat seperti pada tabel 9.2. 3BCH ialah alamat dasar yang diperkenalkan sejak munculnya port Paralel  pada kartu video yang kemudian tidak digunakan lagi . LPT1 ialah line printer dengan alamat 378h, lalu  LPT2 dengan alamat 278H meskipun alamat ini dapat dirubah. Saat ini, alamat 378H dan 278H umumnya digunakan sebagai alamat port Paralel .

Tabel Alamat port parallel

Alamat Penjelasan
3BCH – 3BFH Digunakan untuk paralel port di kartu video,  tidak mendukung alamat ECP
378H – 37FH Alamat untuk  LPT 1
278H – 27FH Alamat untuk  LPT 2

Ketika komputer dihidupkan, BIOS (Basic Input/Output System) akan menentukan jumlah port yang anda miliki dan mengeset nama LPT1, LPT2 & LPT3 ke masing-masing port tersebut. BIOS pertama kali mencari alamat 3BCH. Jika parallel port ditemukan di sana,BIOS akan mengeset dengan nama LPT1, lalu mencari alamat lainnya yaitu 378H.Berikut contoh program menerima data dari port paralel , dimana base alamatnya ialah 379H

Aplikasi Port Paralel

clip_image011

Gambar Contoh aplikasi port paralel

RANGKAIAN PENGKABELAN PORT PARALEL

v OUTPUT DATA, Rangkaian paralel port pada saat mengambil data dari komputer dengan alamat $300 ditunjukkan pada gambar di bawah

clip_image013

Gambar. Rangkaian Paralel Port pada saat mengambil data

v INPUT DATA, Rangkaian paralel port pada saat memberi data ke komputer dengan alamat $300 ditunjukkan pada gambar di bawah

clip_image015

Gambar . Rangkaian Paralel Port pada saat memberi data.

III. USB (Universal Serial Bus)

USB ialah port yang sangat diandalkan saat ini dengan bentuknya yang kecil dan kecepatan datanya yang tinggi. Anda dapat menghubungkan hingga 127 produk usb dalam 1 komputer. USB versi 1.1 mendukung 2 kecepatan yaitu mode kecepatan penuh 12Mbits/s dan kecepatan rendah 1.5 Mbits/s. USB 2.0 mempunyai kecepatan 480Mbits/s yang dikenal sebagai mode kecepatan tinggi.

Saat ini transfer data menggunakan port USB sudah semakin marak, port USB menjadi pilihan utama karena ukuran yang ringkas dan kecepatan transfer data yang cukup besar.  Sebagai perbandingan, Bus  PCI saat ini mendukung transfer data hingga 132 MB/s, dimana AGP (pada 66MHz) mendukung hingga 533 MB/s. AGP  dapat melakukan ini karena kemampuannya untuk mentransfer data pada ujung naik dan turun detak 66MHz.

Ada dua macam konektor USB : konektor A untuk hubungan ke host dan konektor B untuk hubungan ke peranti USB . Secara fisik dapat dibedakan dengan mudah  untuk menghindari kesalahan pemasangan.

clip_image017clip_image019

Gambar. Konektor jenis A  Gambar. Konektor jenis B

Gambar Konektor USB

Untuk  menghubungkan lebih luas seperti menghubungkan ke piranti berukuran kecil layaknya seperti handphone, PDA, dan sebagainya. Dibuat untuk konektor mini-A dan mini-AB. Semua jenis konektor USB di hubungkan dengan empat kabel sebagaimana tabel   berikut di bawah ini

Tabel Pengkabelan USB.

Pin Warna Kabel Fungsi
1 Merah VBus ( 5 volt )
2 Putih D-
3 Hijau D+
4 Hitam Ground

Fungsi USB

Suatu piranti USB dapat dikatakan sebagai sebuah  alat transceiver( pengirim sekaligus penerima ) Baik host maupun USB itu sendiri. Sebuah istilah baru di perkenalkan, yakni USB function yang maksudnya adalah peralatan USB yang memilki kemampuan khusus. Seperti printer, scanner, modem, dan lain-lainnya.

Data dikirim secara serial, maka piranti USB harus mampu menangani gelombang kontinyu. Gelombang ini di hubungkan langsung ke pin data USB dari sebuah sumber tegangan dengan impedansi output 39W. Sumber tegangan rangkaian terbuka untuk keperluan ini ada pada kemungkinan terburuk dari adanya overshoot dan undershoot.

Pada  koneksi USB dengan kecepatan 12 MHz digunakan kabel twisted-pair yang terlindung dengan impedansi 90W  kurang lebih 15% dan delay maksimumnya 26ns.Sedang impedansi pada drivernya harus antara 28W hingga 44W. Jika di ukur, arus yang masuk dan keluar piranti USB V1.1 tidak boleh melebihi 10,71 VOH mA. Tegangan logika yang di masukan ke D+ dan D- tidak boleh melebihi 0.3 VOH untuk logika rendah dan juga harus turun sebesar 0.7 VOH untuk logika tinggi.

Karena ada piranti USB yang berkomunikasi pada kecepatan rendah 1.5 MHz, maka kombinasi kabel dan piranti USB harus mengandung kapasitas tunggal dengan nilai 200pF hingga 450pF di pin D+ dan D-. Perambatan delay pada kabel kecepatan rendah harus kurang dari 18 ns. Data sinyal yang naik turun diukur dari 10% hingga 90% dari sinyal,dengan toleransi 10%. Waktu untuk ini dari 4ns hingga 20ns, tergantung kecepatan USB yang digunakan.

Sudah saatnya anda membangun aplikasi menggunakan port USB.  Jika anda ingin membangun sistem elektronika berbasis port USB, dapat menggunakan chip FTDI atau modul FTDI, antara lain :

· FT2232C , IC USB UART/FIFO

clip_image021

Gambar Chip FT2232C

IC ini mempunyai fitur :

v Single chip USB <=> asynchronous serial data transfer

v Full handshaking & modem interface signals

v UART interface mendukung  7/8 data bits, 1/2 stop bits dan Odd/Even/Mark/Space/No Parity

v Data transfer rate 300 Baud => 3M Baud (TTL)

v Data transfer rate 300 Baud => 1M Baud (RS232)

v Data transfer rate 300 Baud => 3M Baud (RS422/RS485)

v 384 Byte Rx buffer/128 Byte Tx buffer for high data throughput

v Rx buffer timeout  dapat disesuaikan

v Dukungan built-in untuk  event characters dan kondisi  line break

v Mendukung USB suspend/resume through SLEEP# and RI# pins

v Mendukung daya tinggi USB bus powered devices melalui pin  PWREN#

v Integrated level converter dan UART dan sinyal control untuk  interfacing ke logika 5V dan  3.3V

v Kompatibel USB 1.1 dan USB 2.0

v EEPROM programmable on-board melalui USB

· FT245BM, IC USB FIFO  Kecepatan Tinggi

IC ini memiliki fitur yang mirip dengan IC TF2232C, untuk aplikasi Modem, PC, instrumentasi dan lain-lainnya berbasis USB.

clip_image023

Selain dapat membeli chip tersebut, kita dapat juga membeli modul-modul DIP menggunakan chip FTDI, antara lain   DLP-2232M, yaitu modul menggunakan FT2232C3rd generation Dual USB UART/FIFO

Gambar DLP-2232M

clip_image025

Versi lainnya seperti DLP-USB245M ialah modul ekonomis menggunakan chip FT245BM sebagai USB FIFO. Modul ini memiliki chip pendukung antara lain 93C46 EEPROM untuk kustomisasi OEM. Beberapa chip dan model lainnya dapat anda miliki dari produk FTDI.

Gambar DLP-USB245M

IV. PORT SERIAL RS-232

Dewasa ini keberadaan port serial RS-232 pada komputer semakin berkurang jumlahnya, jika dahulu terdapat minimal 2 buah port serial RS-232, maka sekarang jumlahnya sudah berkurang menjadi 1 buah, bahkan pada jenis komputer tertentu sudah tidak menyediakan port serial RS-232, misalnya pada komputer jenis mobile. Karena memang dilihat dari sudut teknologi, bagi beberapa pihak komunikasi data menggunakan port serial RS-232 sudah dianggap tertinggal.

Hal ini wajar karena teknologi terus berkembang, dan sudah menjadi hal yang alami jika suatu teknologi baru yang lebih baik telah ditemukan maka secara otomatis teknologi lama perlahan-lahan mulai ditinggalkan. Walaupun begitu bukan berarti port serial RS-232 sudah tidak digunakan lagi, karena port serial RS-232 punya kelebihan yaitu kemudahan dalam penggunaannya, tidak memerlukan teknik pemrograman yang terlalu rumit, mudah untuk dipelajari dan karena sudah umum digunakan maka tidaklah sulit untuk mendapatkan periperal untuk merancang bangun suatu device yang menggunakan port serial RS-232. Karena itu port serial RS-232 banyak digunakan sebagai dasar untuk mempelajari teknik-teknik antar muka antara suatu device dan PC, misalnya antar muka mikrokontroler dengan PC.

Dalam mempelajari teknik antar muka menggunakan komunikasi data melalui port USB bagi pemula tidaklah mudah. Hal ini dapat diatasi dengan menggunakan suatu dongle konverter port USB menjadi port serial RS-232. Dengan menggunakan konverter ini maka sebuah port USB PC seolah-olah menjadi sebuah port serial RS-232 seperti pada umumnya, walaupun sesungguhnya data ditransfer melalui sebuah port USB.

Ada sejumlah rangkaian transceiver RS232 yang biasa digunakan untuk komunikasi antara mikrokontroler dengan divais lain seperti PC atau divais lain yang menggunakan RS232. Untuk menekan harga, dapat digunakan rangkaian dengan dua transistor seperti yang tampak pada gambar berikut.

clip_image027

Dalam rangkaian lain digunakan Max232 dari Maxim. Rangkaian ini sangat stabil dan digunakan untuk rancangan yang profesional. Divais ini tidak mahal, menyediakan dua kanal RS232. Setiap output transmitter dan input receiver dilindungi terhadap kejutan elektrostatik hingga 15kV. Divais ini dapat beroperasi dengan catu tunggal 5V.

clip_image029

Salah satu kelemahan komunikasi data menggunakan RS232 adalah jarak maksimal yang diijinkan adalah 15 meter. Hal tersebut bisa diatasi dengan menggunakan RS485.

RS485 dapat digunakan untuk mentransfer data sampai dengan jarak 1220 meter, dengan kecepatan transfer sampai dengan 10Mbps. Jaringan RS485 bisa menangani sampai dengan 32 perangkat/divais.
Berikut ini adalah rangkaian konverter RS232 – RS485 dengan Automatic RX – TX Control:

clip_image031

Daftar Komponen:

R1, R2 : 1K 1/4W Resistor
R3, R4, R5, R11 : 2.2K 1/4W Resistor
R6, R7 : 560 Ohm 1/4W Resistor
R8, R9 : 47 Ohm 1/4W Resistor
R10 : 120 Ohm Resistor
C1 : 10uF 50V Electrolytic Capacitor
C2, C4 : 100n Polyester Capacitor
C3 : 10uF 16V Electrolytic Capacitor
C5, C6, C7, C8 : 1uF 16V Electrolytic Capacitor
D1 : 1N4007 Diode
L1, L2 : Red and Green LEDs
Q1 : BC327 PNP Transistor
U1 : MAX232N
U2 : MAX485CPA
U3 : LM7805
J1 : DB9 PC Mount Female Connector
U4, U5 : 2 Terminal PCB Terminal Block

Sumber Referensi pengerjaan Tugas

15 APRIL 2009 about 11.30 http://www.toko-elektronika.com/tutorial/pcinterfacing.htm

15 APRIL 2009 about 11.30 http://alfiyanismeholic.blogspot.com/2008/09/pengkabelan- dengan-port-serial.html

15 APRIL 2009 about 11.30 http://f3bria.blogspot.com/2008/09/pengkabelan-port-serial.html

15 APRIL 2009 about 11.30 http://elka.brawijaya.ac.id/praktikum/tak/tak.php?page=3

15 APRIL 2009 about 11.45 http://faizalnizbah.blogspot.com/2008/03/mengenali-motherboard-dan-pasukan.html

15 APRIL 2009 about 11.45 http://elkaubisa.blogspot.com/2009/01/konverter-rs232-rs485-dengan-automatic.html

15 APRIL 2009 about 10.45 http://elearningelektronika.blogspot.com/2008/05/interfecing-menggunakan-usb.html

15 APRIL 2009 about 12.00 http://christiantotjahyadi.wordpress.com/2009/01/08/transceiver-rs232/

Sumber : http://terminaltechno.blog.uns.ac.id/2009/11/07/pengkabelan-port-serial-port-paralel-usb-dan-port-serial-rs-232/

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: