BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Pembuatan BER (Bit Error Rate) Tester dengan menggunakan mikrokontroler sudah pernah dilakukan sebelumnya. Akan tetapi Audio Tester Fiber Optic Mikrokontroler yang digunakan sebelumnya masih sederhana baik secara algoritma maupun implementasi. Bit Error Rate Tester tersebut masih berdiri sendiri tanpa ada interface untuk penggunaan dengan media transmisi tertentu.dalam tugas akhir ini saya beserta partner saya bermaksud untuk

meng-improve Audio Tester Fiber Optic yang sudah ada. Dari studi literarur yang dilakukan, didapatkan beberapa literatur yang mendukung dan menjadi inspirasi pada tugas akhir ini, antara lain:

Low Cost BER Tester oleh Cedric Mélange, Johan Bauwelinck, Jo Pletinckx, dan Jan Vandewege,Ghent University, Ghent, Belgia. Mereka menggunakan mikrokontroler AT90S8515 sebagai generator PRBS (Pseudo Random Bit Sequence) dan menggunakan port-port sebagai pembanding antara bit yang dikirimkan dengan bit yang diterima. Gambar 2.1 & Gambar 2.2 memperlihatkan skema dan flowchart yang dipakai.

Gambar 2. 1 Skema BER Tester Berbasis Mikrokontroler[1]                    

Gambar 2. 2 Algoritma BER Tester Optic Berbasis Mikrokontroler

Untuk komunikasi antara mikrokontroler dengan pc penulis menggunakan literatur dari Mujahidin berupa laporan tugas akhir berformat pdf dengan judul pemrograman port serial.

Untuk interface fiber optik dengan mikrokontroler penulis membaca literatur dari Summer Circuits Collection oleh T Giesbert dengan judul Fiber Optic IR Extender. Pada rancangannnya T Giesbert menggunakan Konektor fiber optik TOSLINK(Toshiba Link) dan kabel fiber optik untuk menyalurkan data yang berupa sinyal infra merah dari suatu tempat yang tehalang oleh tembok ke tempat lain. Pada Gambar 2.3 dapat dilihat bagaimana rancangan T Giesbert pada bagian Receiver yang akan saya gunakan sebagai referensi.

                   

Gambar 2. 3 Skema Rangkaian Modul Receiver Fiber Optik [2]

2.2 LandasanTeori

2.2.1 Bit Error Rate (BER)

Pada transmisi digital jumlah bit errors adalah jumlah bit-bit dari sebuah

data stream yang telah terpengaruh dan berubah dikarenakan noise, interferensi atau error karena bit synchronization. BER merupakan perbandingan antara jumlah bit error dengan jumlah total bit yang dikirimkan. Pada sistem komunikasi, bagian penerima dari BER dapat dipengaruhi oleh noise kanal transmisi, interferensi, distorsi, masalah pada sinkronisasi bit, attenuasi dll. Nilai BER pada optik terpengaruh oleh pengaruh fisik pada media transmisi tersebut seperti bending kabel yang bisa mengakibatkan retak/pecahnya bagian optik dalam kabel yang menggangu pemantulan cahaya dalam FO. Contoh dari gangguan tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 di halaman berikutnya.

                   

Gambar 2. 4 gangguan yang disebabkan fiber optik retak

Dan juga pilinan pada kabel yang mengganggu proses pemantulan cahaya yang terjadi dalam fiber optik tersebut.

Gambar 2. 5 gangguan yang disebakan penekukan fiber optik

BERT atau Bit Error Rate Test adalah sebuah metode pengetesan untuk lintasan komunikasi digital yang menggunakan pola yang telah ditentukan stres yang terdiri dari urutan yang logis dan nol yang dihasilkan oleh generator pola tes. Sebuah BERT biasanya terdiri dari generator pola uji dan penerima yang dapat diatur untuk pola yang sama. Mereka dapat digunakan berpasangan, dengan satu di kedua ujung sebuah link transmisi, atau tunggal pada salah satu ujungnya dengan loopback pada akhir terpencil. Instrumen BERT biasanya berdiri sendiri, tetapi dapat juga berbasis Personal Computer. Apabila terjadi kesalahan dalam pengiriman bit. Maka kesalahan tersebut akan dihitung dan disajikan sebagai rasio seperti 1 dalam 1.000.000, atau 1 di 1e06.

Terdapat beberapa jenis stress pattern yang sering digunakan dalam Bit Error Rate Test, berikut adalah dua di antaranya:

a) PRBS (pseudorandom binary sequence) - Sebuah biner pseudorandom sequencer Bits N. Urutan pola digunakan untuk mengukur jitter dan masker mata dari TX-Data dalam link data listrik dan optik.

b) QRSS (Sumber Sinyal Kuasi Acak) - Sebuah biner pseudorandom sequencer yang menghasilkan setiap kombinasi kata 20-bit, berulang                    

setiap 1.048.575 bit, dan menekan angka nol berturut-turut tidak lebih dari 14. Ini berisi kepadatan tinggi urutan, rendah kepadatan urutan, dan urutan perubahan dari rendah ke tinggi dan begitu pula sebaliknya. Pola ini juga pola standar yang digunakan untuk mengukur jitter.

2.2.2 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah system mikroprosesor lengkap yang terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serbaguna yang digunakan dalam sebuah PC, karena sebuah mikrokontroler umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O.

Mikrokontroler ATMega 16 adalah salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis Mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun 8 bit secara bersamaan. Pada prinsipnya program pada Mikrokontroler dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instriksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan. Gambar 2.6 menunjukan bagaimana bentuk dari mikrokontroler.

Gambar 2. 6 Pin-pin ATMega16 kemasan 40-pin                    

Beberapa spesifikasi dari AVR ATMega16 antara lain: 1. Advanced RISC Architecture

a) 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution b) 32 x 8 General Purpose Fully Static Operation

c) Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz

d) On-chip 2-cycle Multiplier

2. Nonvolatile Program and Data Memories

a) 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash

b) Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits

c) 512 Bytes EEPROM

d) 512 Bytes Internal SRAM

e) Programming Lock for Software Security

3. Peripheral Features

a) Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare

Mode

b) Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare i.Modes2

c) One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare i.Mode, and Capture Mode

d) Real Time Counter with Separate Oscillator

e) Four PWM Channels

f) 8-channel, 10-bit ADC

g) Byte-oriented Two-wire Serial Interface

h) Programmable Serial USART

4. Special Microcontroller Features

a) Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection

b) Internal Calibrated RC Oscillator c) External and Internal Interrupt Sources

d) Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Powerdown,

e)Standby and Extended Standby                    

5. I/O and Package

a) 32 Programmable I/O Lines

b) 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF

6. Operating Voltages

a) 2.7 - 5.5V untuk Atmega16L b) 4.5 - 5.5V untuk Atmega16

2.2.3 TOSLINK Fiber Optic

Kabel fiber optic terdiri dari dua jenis, yang dikenal sebagai kabel fiber optic single mode dan kabel fiber optic multimode. Kabel fiber optic single mode dapat menjangkau jarak yang lebih jauh dan hanya mengirim satu sinyal pada satu waktu. Kabel fiber optic multimode dapat mengirim sinyal yang berbeda pada saat yang bersamaan, mengirim data pada sudut refraksi yang berbeda pada saat yang bersamaan, mengirim data pada sudut refraksi yang berbeda. Gambar 2.7 menunjukan bagaimana pemantulan cahaya pada fiber optik terjadi.

Gambar 2. 7 pola pemantulan fiber optik

Dalam transmisi kabel fiber optic, secercah cahaya merupakan sinyal optikal, digunakan sebagai alat yang membawa informasi. Baik yang berbentuk analog ataupun digital. Dalam pengoperasiannya, cahaya dilepaskan ke dalam                    

kabel fiber optic yang terdiri dari dua lapisan yaitu bagian inti dan bagian luar. Cahaya berjalan di sepanjang fiber optic melalui serangkaian refleksi yang terjadi dimana bagian inti dan bagian luar bertemu. Ketika cahaya mencapai bagian akhir dari saluran, cahaya kemudian dijemput oleh receiver yang sensitive cahaya, dan setelah serangkaian langkah, sinyal informasi dibentuk kembali.

Toslink (Toshiba Link) adalah sistem koneksi fiber optik yang sudah distandarisasikan. Dikenal juga sebagai “kabel optik audio” banyak digunakan pada peralatan audio (via “digital optical” socket), digunakan untuk menyalurkan stream digital audio dari komponen seperti MiniDisc, CD dan DVD

players, dan konsol video game modern menuju ke sebuah Receiver yang dapat

men-decode audio stream dan mengeluarkan output melalui sepasang

loudspeakers. Toshiba pada awalnya menciptaka TOSLINK untuk

menghubungkan CD player produk mereka menuju ke reciever yang mereka design untuk menerima PCM audio stream. TOSLINK pada awalnya menggunakan PCM data dari CD player. Sekarang standard S/PDIF-lah yang secara universal digunakan Audio Stream. Contoh dari kabel Toslink yang ada di pasaran terdapat pada Gambar 2.8

Gambar 2. 8 Kabel Toslink dan Konektor                    

Kabel Toslink biasaya diproduksi dari fiber optik PMMA (Poly(Methyl Methacrylate)) berkualitas tinggi untuk menyediakan sinyal digital yang akurat. Jaket dari kabel lebih terbuat dari PVC sehingga kabel mempunyai umur pemakaian yang lebih lama.

Spesifikasi dari fiber Toslink yang biasa terdapat di pasaran:

1. JACKET: PVC 5.0mm outside diameter

2. CORE: Poly(Methyl Methacrylate) (PMMA)

3. CORE DIAMETER: 980um

4. CLADDING: Fluoropolymer

5. CLADDING DIAMETER: 1000um

6. INSULATION: 2.2mm

7. CONNECTOR: TOSLINK optical connector

2.2.4 BASCOM AVR

BASCOM-AVR adalah salah satu tool untuk pengembangan / pembuatan program untuk kemudian ditanamkan dan dijalankan pada microcontroller terutama microcontroller keluarga AVR . BASCOM-AVR juga bisa disebut sebagai IDE (Integrated Development Environment) yaitu lingkungan kerja yang terintegrasi, karena disamping tugas utamanya (meng-compile kode program menjadi file HEX / bahasa mesin), BASCOM-AVR juga memiliki kemampuan / fitur lain yang berguna sekali, contoh :

a) Programmer (untuk menanamkan program yang sudah di-compile ke microcontroller).

b) Program yang sudah di-compile bisa digunakan di semua microcontroller avr yang mempunyai internal memory.

c) Terdapat perintah khusus untuk display LCD, PC keyboard, software UART                    

d) Fasilitas Simulasi sehingga kita bisa mensimulasikan terlebih dahulu program yang telah kita buat sebelum kita install-kan ke dalam mikrokontroler.

e) Variabel lokal, fungsi user, dan library support

f) Terminal emulator yang terintegrasi dengan opsi download g) TCP/IP dengan menggunakan chip W3100A

h) Fungsi kalkulasi tanggal dan waktu i) Editor dengan fungsi highlight

Sesuai dengan namanya BASCOM (Basic Compiler) bahasa yang digunakan adalah bahasa BASIC. Selain itu dalam BASCOM AVR kita dimungnkinkan menggunakan bahasa basic dan bahasa assembler dalam satu program. Bahasa assembler berguna apabila kita ingin program kita untuk berjalan dengan lebih cepat, hal ini dikarenakan bahasa assembler menggunakan clock lebih sedikit dari bahasa basic. Gambar 2.9 adalah tampilan dari jendela utama program BASCOM AVR.

Gambar 2. 9 tampilan jendela utama BASCOM AVR                    

2.2.5 VISUAL BASIC 6.0

Visual Basic 6.0 merupakan bahasa pemrograman yang banyak digunakan. Ini dikarenakan Visual Basic 6.0 relatif lebih mudah digunakan. Dengan fasilitas yang memungkinkan untuk menyusun sebuah program dengan memasang objek-objek grafis dalam sebuah form, maka develover akan lebih mudah mengembangkan dan mengimplementasikan algoritma. Pada Visual Basic 6.0 program yang dibuat dibagi menjadi dua basis, yaitu program berbasis orientasi perintah dan program berbasis orientasi objek.

Pada program berorientasi perintah maka pengendalian program sesuai dengan struktur dan kalimat perintah yang dikeluarkan User. Sedangkan pada orientasi objek pengendalian program berdasar pada perlakuan atau respon pemakai program terhadap objek.

A. Interfacing Port Serial dengan Visual Basic 6.0

Visual Basic adalah perangkat lunak yang dikeluarkan Microsoft untuk menyusun program yang bekerja dalam lingkungan sistem operasi yang dimiliki Microsoft berupa Windows.

Dalam tugas akhir yang saya kerjakan terdapat bagian dari sistem yang menghubungkan antara mikrokotroler dengan PC. Di bagian ini akan dibahas komunikasi serial port antara mikrokontroler dengan PC menggunakan program Visual Basic 6.0. Mikrokontroler yang dipakai adalah tipe AVR jenis ATMega16 dimana terdapat port khusus untuk komunikasi secara serial. Komunikasi secara serial berarti data yang dikirimkan dan diterima dilakukan secara satu persatu seperti sistem antrian.

Komunikasi serial bisa dilakukan dengan dua cara yaitu komunikasi data serial secara sinkron dan komunikasi data secara asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock paimatau diterima bisa diidentifikasi. Pada komunikasi serial asinkron, clock dibangkitkan sendri-sendiri baik pada sisi pengirim maupun pada sisi penerima.

Pada sistem UART, kita harus meng-sinkronkan kecepatan pengiriman data (baud rate) dan fase clock pada sisi transmitter dan receiver.

                   

Pada program Visual basic telah disediakan component yang berfungsi untuk pengaksesan port serial pada sebuah komputer. Component tersebut disebut MSComm. Dengan mengaktifkan/menggunakan MSComm maka kita akan dengan mudah mengakses port yang digunakan untuk komunikasi serial dan mengatur com berapa yang dipakai agar sesuai dengan com yang di masuki oleh saluran data dari mikrokontroler.

B. Pangaksesan Menggunakan MSComm.

Untuk dapat mengakses menggunakan MSComm kita terlebih dahulu harus mengatur properties dari MSComm tersebut.dengan mengatur properties pada MSComm diharapkan semua parameter-parameter yang menentukan bisa atau tidaknya komunikasi serial terjadi ada adalam keadaan yang benar.

Berikut adalah Properti yang sering digunakan dalam program komunikasi serial di Visual Basic :

1. CommPort: adalah properti yangdipakai apabila kita ingin menset nomor port serial yang akan digunakan.

2. Setting: Digunakan apabila kita ingin untuk menset nilai baud rate, pariti, jumlah bit data, dan jumlah bit stop. Biasanya nilai-nilainya disamakan dengan nilai dari end yang lain dalam komunikasi serial. 3. Portopen: Agar sebuah pc dapat menerima data serial maka port yan

dipakai harus dibuka terlebih dahulu properti ini digunakan untuk membuka atau menutup port serial yang dipakai. Value yang di pakai dalam properti tersebut berupa true atau false.