BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

(1)

28

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Rancangan Sistem

Rancangan sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada gambar 3.1.

Monitor FPGA

dan NanoBoard Keyboard

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Dari blok diagram diatas terdapat tiga blok sistem yaitu blok keyboard, blok FPGA dan NanoBoard, dan monitor. Blok sistem keyboard berisi bagaimana data dikirim dari keyboard ke FPGA dan NanoBoard.

Blok FPGA dan NanoBoard berisi bagaimana cara memproses data yang dikirim oleh keyboard dan dikirim kembali ke monitor untuk ditampilkan di layar.

Blok monitor berisi bagaimana cara menampilkan gambar di monitor berdasarkan data yang dikirimkan oleh NanoBoard dan FPGA.

(2)

3.1.1 Perangkat Keras

3.1.1.1 Modul FPGA

FPGA yang digunakan adalah modul Xilinx Spartan 3 XC3S1500-4FG676 keluaran Xilinx dengan spesifikasi :

Gambar 3.2 Modul FPGA tampak depan (kiri) dan tampak belakang (kanan)

3.1.1.2 Modul NanoBoard

Modul NanoBoard yang digunakan adalah NB2-DSK01 V1.2.42 dengan fitur-fitur sebagai berikut:

9 Main Board • USB 2.0

(3)

• TFT layar sentuh

• 4 channel, 8-bit ADC dan 10-bit DAC, I2C kompatibel • Variasi switch dan light emitting diode (LED) untuk tujuan

umum.

• Secure Digital (SD) card reader

• Stereo analog audio system with high-quality on-board

amplifiers, mixer, line in/out and stereo speakers

• Serial Peripheral Interface (SPI) Real-Time Clock with 3V batere cadangan

• Konektor daya DC 5 Volt • Tombol Home/ Reset

• Dual User Board JTAG headers for direct interaction dan

development on production board

Variasi dari standar komunikasi penghubung: • RS-232 serial

• CAN

• PS/2 mini-DIN 9 Peripheral Board

 Audio/Video Peripheral Board (PB01)

• Composite and S-Video output and capture • 24-bit VGA output

• High-performance I2S stereo audio codec • Interface Peripheral Board (PB02)

(4)

• Compact Flash • SD card slot

• ATA hard-drive interfaces

• Data Communications Peripheral Board (PB03) • 10/100 Ethernet interface

• USB 2.0 interface • 4MBits/sec IrDA

Gambar 3.3 Modul NanoBoard

3.1.1.3 Monitor CRT

Monitor CRT yang digunakan adalah merek ‘SyncMaster 591s’ ukuran 15 inch berfungsi untuk melihat tampilan yang dihasilkan dari proses pengolahan data di dalam FPGA.

(5)

Gambar 3.4 Layar CRT

3.1.1.4 Keyboard

Keyboard yang digunakan adalah merek ‘Logitech Standard Keyboard’ dengan jumlah tombol 104 buah yang berfungsi sebagai input dari user.

Gambar 3.5 Keyboard

3.1.1.5 Kabel USB

Kabel USB digunakan untuk mengirimkan hasil rancangan dari PC ke FPGA.

(6)

3.1.1.6 Power Supply

Power Supply digunakan untuk memberikan memberikan

daya ke Altium NanoBoard.

Gambar 3.7 Power Supply NanoBoard

3.1.2 Perangkat Lunak

Pengembangan Driver VGA Card dengan menggunakan software Altium Designer Summer 08.

Gambar 3.8 Software Altium Designer Summer 08.

3.1.2.1 Penjelasan Software

Jenis FPGA yang digunakan adalah Spartan 3 dengan tipe xc3s1500 dengan package 4fg676, kemudian pada software Altium Designer Summer 08 menyediakan fitur pemrograman

(7)

menggunakan bahasa VHDL, bahasa Verilog, bahasa C dan bahasa Assembly.

Gambar 3.9 Fitur pemrograman Altium Designer

Untuk pemrosesan FPGA seperti Compile Î Synthesize

Î Build Î Program FPGA menggunakan bantuan software

Xilinx WebPack ISE 10.1, apabila software tersebut tidak terdapat pada PC maka icon-icon pada gambar 3.10 tidak akan muncul.

(8)

3.1.2.2 Proses pemrograman FPGA

Proses untuk memprogram FPGA adalah sebagai berikut:

Compile Î Synthesize Î Build (Translate Design, Map Design To FPGA, Place and Route, Timing Analysis, Make Bit File) Î Program FPGA. Proses untuk melakukan semua ini terjadi di

dalam software Xilinx ISE Webpack 10.1.

Gambar 3.11 Proses pemrograman FPGA

3.1.3 Skematik Sistem PS2B_CLK PS2B_DATA CLK RST DATAO[7..0] DATAI[7..0] BUSY STROBE INT CLK_1MHZ PS2CLKTRI PS2CLKO PS2CLKI PS2DATATRI PS2DATAO PS2DATAI U1 PS2 / 10 U3 CDIV10DC50 CLK_BRD GND U21 IOBUF U22 IOBUF kbd[7..0] led[149..0] font_clk_o clk interrupt Designator keyboard.vhd HS VS R[7..0] G[7..0] B[7..0] CLK in_sw[149..0] font_clk_i sw[7..0] s s1 s2 vga va.vhd VGA_VSYNC VGA_HSYNC VGA_BLUE[7..0] VGA_GREEN[7..0] VGA_RED[7..0] VGA_CLK SW[7..0] 12345678 O N SW_USER0 SW_USER1 SW_USER2 LEDS[7..0] GND CLK_REF / 2 U2 CDIV2 CLK CLK CLK CLK

(9)

Sistem dimulai dari keyboard (PS2B CLK dan PS2B DATA). Komunikasi PS2B CLK dan PS2B DATA adalah komunikasi serial seperti yang sudah dijelaskan pada bab 2. Data – data tersebut masuk ke dalam library keyboard, berikut gambaran untuk Library keyboard.

Gambar 3.13 Library Keyboard

Tabel 3.1 Deskripsi pin library keyboard

Nama Tipe

Polaritas/ Lebar bit

Deskripsi

Control Signal

CLK I Rising External (sistem) clock

CLK_1MHZ O High

Referensi clock untuk timing constant pada PS2

timing spesifikasi standard

RST I High External (sistem) reset

Host Microcontroller Interface Signal

DATAO O 8 Output data bus

DATAI I 8 Input data bus

BUSY O High

Aktif ketika PS2 controller mengirim data ke, atau menerima data dari, PS2 device

(10)

Nama Tipe

Polaritas/ Lebar bit

Deskripsi

STROBE I High

Sinyal ini digunakan untuk inisial transmisi data dari luar ke PS2 device.

INT O High

Interrupt sinyal. Digunakan untuk memberitahukan kedatangan data yang diterima

dari alat PS2 PS2 Interface Signal

PS2CLKTRI O Low

Tri-state enable signal untuk PS2CLK bidirectional buffer

PS2CLKO O - PS2 clock output PS2CLKI I - PS2 clock input

PS2DATATRI O Low

Tri-state enable signal untuk PS2DATA bidirectional buffer

PS2DATAO O -

PS2 data output (data dari PS2 controller ke PS2 device)

PS2DATAI I -

PS2 data input ( data dari PS2 controller ke PS2 device)

(11)

Gambar 3.14 Deskripsi library keyboard

Apabila skematik 1 dirancang seperti gambar 3.15, ketika menekan tombol ”A” pada keyboard maka data yang keluar pada DATAO[7..0] adalah x“1C” (dalam hexadecimal) disertai dengan data INT berubah dari

low menjadi high. Jika tombol ”A” dilepas DATAO[7..0] adalah x“F0”,

x”1C”. Data ”1C” adalah data scan code, data ”F0” adalah Key-up code.

Key-up code yang diikuti dengan scan code disebut juga break code.

Sedangkan make code diindikasikan sebagai scan code data tanpa mengikutsertakan start bit, parity bit, maupun stop bit.

(12)

Berdasarkan Gambar 3.15 sistem berlanjut ke sheet simbol 1, data yang dikirim oleh DATAO[7..0] diterima oleh pin kdb[7..0] dan LEDS[7..0], dan data dari pin INT diterima oleh pin interrupt. LEDS[7..0] digunakan sebagai penunjuk scan code keyboard. Pada sheet simbol 1 pemrograman baru dilakukan. Berikut potongan program untuk Sheet simbol 1:

Data yang diterima pada pin kdb[7..0] dirubah menjadi 150 bit sehingga terbentuk menjadi gambar huruf seperti pada gambar 3.16.

(13)

Gambar 3.16 Contoh tampilan blok keyboard

Gambar 3.17 Skematik 2

Hasil dari sheet simbol 1 diteruskan ke sheet simbol 2. Data dari pin led[149..0] diterima oleh pin in_sw[149..0]. Pada sheet simbol 2 juga terdapat pin R[7..0], G[7..0], B[7..0], HS dan VS sepeti yang terlihat pada gambar 3.17. Pin R[7..0], G[7..0], B[7..0] digunakan untuk mengirimkan data warna yang masing-masing sebesar 8 bit. Dip-switch dan generic user

switch digunakan untuk mengubah nilai bit warna merah, biru dan hijau.

(14)

timing dan vertical timing. Berikut potongan program untuk sheet simbol 2

(15)

Gambar 3.18 skematik 3

Hasil dari sheet simbol 2 diteruskan ke bagian konektor VGA. Berikut potongan program pada sheet simbol 2 untuk mengirimkan data ke konektor VGA.

(16)

(17)

Gambar 3.20 Timing diagram

Tabel 3.2 Timing Monitor yang digunakan

Horizontal Sync Vertical Sync Symbol Parameter

Lines Lines Ts Sync pulse time 1056 628