BAB II DASAR TEORI
2.4. EMS RF Transceiver
EMS RF Transceiver Shield merupakan modul shield Arduino compatible yang dapat digunakan untuk transmisi data secara wireless. Modul ini dirancang berbasiskan modul RFM12S 433 MHz, yaitu modul komunikasi wireless dengan frekuensi sebesar 433 MHz dan dengan jarak jangkauan 150 meter. RFM12S 433 MHz menggunakan antarmuka SPI sebagai pengkasesannya oleh berbagai modul kontroler[13]. Modul komunikasi ini menggunakan gelombang radio sebagai medium yang dilewatinya untuk mengirimkan data dari Transmitter (TX) menuju Receiver (RX). Data yang akan dikirimkan menuju receiver (RX) dimodulasi kemudian dikirimkan bersama atau ditumpangkan kepada sinyal carrier (sinyal pembawa). Setelah sampai pada tujuan yaitu receiver (RX)data tersebut didemodulasi menjadi data digital kembali, sehingga informasi yang dikirimkan dapat diterima oleh receiver (RX) tersebut.
RFM12S yang memiliki pita frekuensi sebesar 433 MHz dapat bekerja atau beroperasi dalam frekuensi 430,24 MHz sampai dengan frekuensi 439,7575 MHz[13]. Modul Transceiver ini dapat dijadikan sebagai transmitter maupun receiver. Karena kelebihannya dalam komunikasi dan dapat menjadi transmitter maupun receiver, maka aplikasi EMS RF Transceiver Shield banyak digunakan dalam sistem komunikasi jarak jauh (wireless) , sistem telemetri, dan sistem kontrol jarak jauh. Pada Gambar 2.8 ditunjukan konfigurasi pin dari komponen RFM12-433S dan penjelasan fungsi untuk setiap pin dalam tabel 2.6.
Dalam RFM12S 433 MHz terdapat fitur – fitur sebagai berikut :
Antarmuka SPI sebagai kontrol komunikasi serial.
Bekerja dengan supply tegangan 2.2 V sampai dengan 3.8 V.
Konsumsi daya yang rendah.
AFC (Automatic Frequency Control) dan DQD (Data Quality Detection).
Internal data filtering dan clock recovery. Direct differential antenna input/output. Bandwidth dapat diatur.
Dapat digunakan pola sinkronisasi pada RX (receiver).
RX (receiver) dapat diprogram dengan baseband bandwidth (67 sampai 400 kHz).
Datarate dapat mencapai 115.2 Kbps dalam mode digital.
Menggunakan teknologi PLL
Gambar 2.8. Konfigurasi pin RFM12-433S [13]
Tabel 2.6. Tabel fungsi pin pada RFM12-433S
Definisi Tipe Fungsi
nINT/VDI DI/DO Interrupt input (aktif rendah)/Valid data indicator
VDD S Positive power supply
DI Input data SPI
SCK DI Input clock SPI
nSEL DI Chip select (aktif rendah)
SDO DO Serial data output with bus hold
nIRQ DO Interrupt request output (aktif rendah)
FSK/DATA/nFFS DI/DO/DI Transmit FSK data input / Receive data output (FIFO not
used) / FIFO select
DCLK/CFIL/FFIT DO/AIO/DO
Clock output (no FIFO) / external filter capacitor (analog mode) / FIFO interrupts (active high) when FIFO level set
to 1, FIFO empty interruptioncan be achieved
CLK DO Clock output for external microcontroller
nRES DIO Reset output (aktif rendah)
Modul ini digunakan untuk komunikasi antara Traffic light atau Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dengan Traffic light atau Lampu Pejalan Kaki Portable 2 yang berada pada seberang jalan lurus 2 arah tersebut. Modul komunikasi ini menggunakan gelombang radio sebagai medium komunikasinya. Gambar 2.9 menunjukan bentuk fisik EMS RF
Transceiver Shield yang merupakan modul komunikasi pada prototip.
Gambar 2.9. EMS RF Transceiver
Modul komunikasi ini dapat menjangkau jarak sampai 150 meter dengan kapasitas pengiriman data 433 MHz. Komunikasi antara Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dengan yang lainnya dibutuhkan, karena prototip tersebut diletakkan pada kedua sisi jalan lurus 2 arah (bukan persimpangan). Pengaturan modul komunikasi tersebut dapat dilakukan pada salah satu Lampu Pejalan Kaki Portable (sebagai master) dan Lampu Pejalan Kaki
Portable lainnya menjadi slave, sehingga sistem pengatur antara Lampu Pejalan Kaki Portable 1 dan 2 dapat saling berkoordinasi satu sama lain. Interface yang digunakan
merupakan jenis SPI dimana terdapat 4 buah pin yang dapat mengatur komunikasi antara 2 lampu pejalan kaki portable tersebut yaitu MISO, MOSI, SCLK/SCK, dan SS.
2.4.1. Modulasi Digital
Modulasi adalah teknik yang digunakan dalam suatu komunikasi dengan menumpangkan sinyal informasi (data) kepada gelombang pembawa (sinyal carrier)[14]. Sinyal informasi atau data dengan frekuensi rendah, ditumpangkan kepada gelombang pembawa yang memiliki frekuensi jauh lebih tinggi. Modulasi digital adalah teknik pengkodean sinyal dari sinyal analog ke dalam sinyal digital (bit – bit pengkodean)[14]. Pada teknik modulasi ini sinyal informasi digital digunakan untuk merubah frekuensi dari
sinyal pembawa (carrier). Dalam komunikasi digital sinyal informasi yang akan dikirimkan dinyatakan dalam bentuk digital yaitu bilangan biner “0” dan “1”, sedangkan sinyal pembawa (carrier) berbentuk sinusoidal yang sudah termodulasi. Gambar 2.10 menunjukkan jenis – jenis modulasi digital.
Gambar 2.10. Jenis – jenis modulasi digital.
2.4.2. Modulasi FSK (Frequency Shift Keying)
Modulasi FSK (Frequency Shift Keying) termasuk ke dalam jenis modulasi digital. Modulasi FSK sejenis dengan modulasi FM (Frequency Modulation), dimana sinyal pemodulasinya (sinyal digital) menggeser outputnya antara dua frekuensi yang telah ditentukan sebelumnya, yang biasa disebut frekuensi mark (merepresentasikan nilai 1) dan
space (merepresentasikan nilai “0”).[14] Modulasi digital dengan FSK juga menggeser
frekuensi sinyal pembawa (carrier) menjadi beberapa frekuensi yang berbeda didalam
band-nya menyesuaikan dari digit yang dilewatkannya. Pada modulasi FSK ini yang
berubah hanya frekuensi dari sinyal carrier saja, dengan amplitudo yang tetap (tidak berubah). Teknik modulasi FSK banyak digunakan dalam komunikasi jarak jauh (telepaty). Gambar 2.11 menunjukan teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying) dan Gambar 2.12 menunjukan teknik demodulasi FSK.
Gambar 2.11. Teknik modulasi FSK (Frequency Shift Keying). [14]
2.4.3. Demodulasi FSK (Frequency Shift Keying)
Dalam metode komunikasi terdapat 2 teknik yaitu modulasi dan demodulasi. Konsep umum demodulasi adalah pengembalian bentuk sinyal digital yang telah dikirimkan menjadi sinyal data yang sesungguhnya. Teknik demodulasi merupakan teknik pemisahan antara sinyal carrier dengan sinyal data, yang sebelumnya telah dimodulasi oleh pengirim (transmitter). Demodulator merupakan alat yang dapat melakukan teknik demodulasi ini, demodulator terdapat dalam modul penerima (Receiver). Proses demodulasi ini dibutuhkan untuk memisahkan sinyal carrier dengan sinyal data, supaya penerima dapat menerima data yang sesuai dengan apa yang telah dikirimkan oleh pemancar. Data yang telah diterima oleh penerima dalam bentuk sinyal analog akan dikonversikan atau diubah menjadi sinyal digital dimana hanya terdapat logika 0 dan 1 (frekuensi mark dan space), dinamakan teknik demodulasi FSK (Frequency Shift Keying).
2.4.4. SPI (Serial Pheripheral Interface)
Serial Pheripheral Interface (SPI) merupakan sebuah metode pengiriman data dari
perangkat satu menuju perangkat lainnya.[15] Komunikasi menggunakan SPI terjadi antara
master dan slave dalam sebuah sistem mikrokontroler. SPI merupakan komunikasi dengan
kecepatan yang tinggi, dalam jarak dekat. Modul komunikasi EMS RF Transceiver menggunakan SPI dalam pengkasesannya. Hal tersebut berarti bahwa komunikasi yang terjadi antara sistem pengatur Lampu Pejalan Kaki Portable satu dengan yang lainnya menggunakan komunikasi ini. Serial Pheripheral Interface memang satu – satu nya akses dalam penggunaan modul komunikasi RFM12-433S.
Metode pengiriman data ini menggunakan dasar full duplex dan menjadi standar sinkronisasi serial data link yang telah dikembangkan oleh Motorolla. Pada metode komunikasi SPI (Serial Pheripheral Interface) digunakan 4 macam pin yang mengatur SPI tersebut, yaitu[15] :
1. SCLK / SCK (Serial Clock)
Serial Clock merupakan bagian utama dalam komunikasi SPI, karena dalam SCLK
/ SCK terdapat data biner yang dikirimkan oleh master menuju slave yang berfungsi sebagai clock dengan frekuensi tertentu. Clock merupakan salah satu komponen prosedur dalam komunikasi data SPI.
2. MOSI (Master Output Slave Input)
Master Output Slave Input merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur dari data
serial yang dikirimkan dari master (keluar dari master) dan menuju slave (masuk ke bagian slave) dalam sebuah sistem mikrokontroler tersebut. Nama lain untuk pin ini adalah SIMO (Slave Input Master Output), SDI (Slave Data Input), DI (Data
Input), dan SI (Slave Input).
3. MISO (Master Input Slave Output)
Master Input Slave Output merupakan pin yang berfungsi sebagai jalur dari data
serial yang dikirim oleh slave menuju master (diterima oleh master) dalam sebuah sistem mikrokontroler. Nama lain untuk pin ini adalah SOMI (Slave Output Master
4. SS (Slave Select)
Slave select merupakan pin yang mengatur enable slave, karena komunikasi SPI
merupakan komunikasi full duplex (komunikasi 2 arah) maka dibutuhkan slave yang juga aktif saat pengiriman data berlangsung. Slave akan aktif jika diberikan logika low (active low). Nama lain untuk pin ini adalah CS (Chip Sleect), nCS, nSS, dan STE (Slave Transmit Enable). Gambar 2.13 menunjukan SPI Bus dan SPI
Master – Slave Interconnection.
Komunikasi data SPI dimulai dengan pengiriman clock melalui pin SCK menuju slave dengan frekuensi yang lebih kecil atau sama dengan frekuensi maksimum pada slave tersebut. Kemudian master akan memberikan logika 0 (low) kepada pin SS (Slave Select) utnuk mengaktifkan slave. Karena dalam komunikasi data SPI master dan slave harus sama – sama aktif. Ketika slave sudah aktif, maka proses pengiriman data berjalan (saat siklus clock juga berjalan). Proses pengiriman data full duplex dapat terjadi dengan 2 kemungkinan :
Master mengirimkan data sebuah bit melalui pin MOSI dan akan diterima oleh slave pada pin dan jalur yang sama.
Slave mengirimkan data sebuah bit melalui pin MISO dan akan diterima oleh master kembali pada pin dan jalur yang sama.
Pengiriman clock oleh master akan terus berjalan, hingga pengiriman data yang dilakukan selesai. Master akan berhenti mengirimkan siklus clock dan menonaktifkan slave ketika tidak ada data yang akan dikirimkan kembali.
(a) (b)