TUGAS KOMPUTER DAN INTERFACE
PORT PARALEL, PORT SERIAL, UNIVERSAL SERIAL BUS (USB) RS-232, DAN UART
OLEH
WAHYUDI RAHMAT (0506021286)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK
UNIVERSITAS NUSA CENDANA KUPANG
1. PORT PARALEL
1.1 Pendahuluan
Port paralel ialah port data pada komputer yang dapat mentransmisikan 8 bit data dalam sekali detak dengan menggunakan jalur yang terpisah. Terdiri dari 4 jalur kontrol, 5 jalur status dan 8 jalur data dan cocok untuk pengiriman data dengan cepat, tetapi dengan kabel yang pendek (tidak lebih dari 15 kaki). Umumnya digunakan untuk printer parallel, scanner, gamepad (joystick) dan zip drive. Konektor yang digunakan adalah DB-25 yang terdiri dari 25 pin.
Port paralel yang baru, distandarisasi dengan IEEE. 1284 yang dikeluarkan pada tahun 1984. Standar ini mendefinisikan 5 macam mode operasi sebagai berikut:
» Mode Kompatibilitas atau Mode Centronics, yaitu mode yang hanya dapat mengirimkan data pada arah maju (dari Host ke device external) dengan kecepatan 50 Kbyte sampai 150 Kbyte perdetik
» Mode Nibble yaitu mode untuk menerima data mencapai 4 bit (nibble) » Mode Byte yaitu mode untuk menerima data mencapai 8 bit (1 byte)
» Mode ECP (Extended capability port), yaitu mode peningkatan kemampuan port paralel, mode ini menggunakan saluran DMA dan buffer FIFO.
» Mode EPP (enhanced parallel port), mirip dengan mode ECP tetapi memiliki 4 macam siklus transfer data yang berbeda yaitu: Siklus baca data (Data read), Siklus baca alamat (Address Read), Siklus tulis data (Data write), dan siklus tulis alamat (Address write)
Langkah-langkah operasional paralel port dalam perangkat lunak sebagai berikut: 1. Tuliskan data byte ke Port Data;
2. Periksa apakah pencetak sedang sibuk; Jika pencetaknya sibuk, maka tidak akan menerima data apapun, sehingga data yang dituliskan akan hilang begitu saja; 3. Jadikan sinyal strobe (pin 1) menjadi rendah (=0), ini digunakan untuk
memberitahukan pencetak bahwa ada data yang siap dikirimkan. pada jalur data (pin 2 s/d 9);
4. Jadikan sinyal strobe- nya kembali tinggi (=1) setelah menunggu kira - kira 5 mikrodetik setelah menjadikan strobe-nya = 0.
Konektor DB-25 adalah yang paling banyak ditemukan pada port paralel komputer, sedangkan konektor Cenonics banvak dijumpai pada pencetak. Standar IEEE. 1284 menetapan 3 macam jenis konektor yang berbeda, yaitu:
1. 1284 Tipe A adalah konektor DB-25 yang banyak kita jumpai pada komputer-komputer saat ini;
2. 1284 Tipe B adalah konektor Centronics 34 pin yang banyak dijumpai pada alat print; dan
3. 1284 Tipe C adalah konektor 36 pin yang mirip dengan Centronics, namun lebih kecil. Konektor ini diklaim memiliki pengunci (latch) jenis klip (clip), sifat elektrik yang lebih baik serta mudah dirakit. Juga mengandung dua pin tambahan yang dapat digunakan untuk mendeteksi apakah piranti yang terpasang memiliki daya atau tidak. Konektor tipe ini disarankan untuk rancangan-rancangan baru.
2.2 Tabel nama dan fungsi pin dari konektor parallel port DB 25 dan Centronics Pin DB25 Pin Centronics SPP Signal 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
Tabel Nama pin dari konektor parallel port DB 25 dan Centronics
3.3 Bentuk sinyal handshake pada paralel port
Gambar Diagram Pewaktu handshake pada Centronics
Penjelasan Gambar: Data pertama kali dikirim pada jalur data (pin 2-7 Port Paralel), kemudian komputer akan memeriksa apakah pencetak dalam kondisi sibuk (busy) atau tidak, dalam hal ini sedang dalam kondisi rendah (logika 0). Program kemudian meng-aktifkan strobe, dan menunggu selama minimum 1 μd kemudian dimatikan kembali. Data kemudian dibaca oleh printer (atau alat lain), saat transisi naik dari sinyal strobe, Printer akan memberikan indikasi sibuk karena sedang memproses data melalui jalur bus data. Sekali pencetak menerima data, maka dia akan mengirimkan sinyal Ack (acknowledge) sebagai pulsa rendah selama 5 μd.
4.4 Mode-Mode Port Paralel Dalam Bios
a. Mode Printer merupakan mode yang paling dasar dan merupakan Port Paralel standar satu arah, tidak ada fitur dwi- arah, sehingga bit -5 pada port kontrol tidak digunakan. Mode Standard and Bi-directional merupakan mode dua-arah. Menggunakan mode ini, bit-5 pada port kontrol akan membalikkan arah port sehingga Anda dapat membaca kembali nilai yang diberikan pada jalur data.
b. Mode EPP1.7 and SPP merupakan suatu kombinasi dari Mode EPP 1.7 (Enhanced Parallel Port) dan SPP. Pada mode ini Anda diperbolehkan mengakses register-register SPP (data, status dan kontrol) serta register- register EPP. Pada mode ini juga, Anda bisa membalikkan arah port menggunakan bit- 5 dari register kontrol. EPP 1.7 merupakan versi awal dari EPP di mana tidak terdapat bit untuk time-out.
c. Mode EPP1.9 and SPP seperti mode sebelumnya, hanya saja menggunakan versi 1.9 dari EPP dan membolehkan pengaksesan bit tune-out pada register EPP.
d. Mode ECP akan memberikan Port dengan kemampuan tambahan (Extended Capabilities Port). Mode ini dapat diset melalui register kontrol tambahan(extended control register) dari ECP. Hanya saja mode ini EPP tidak tersedia. Kita akan bahas register kontrol tambahan ECP lebih lanjut pada pasal- pasal berikutnya.
Mode- mode di atas dapat dikonfigurasi melalui BIOS.
2. PORT SERIAL
2.1 Pendahuluan
Komunikasi serial ialah pengiriman data secara serial (data dikirim satu persatu secara berurutan), sehingga komunikasi serial jauh lebih lambat daripada komunikasi paralel. Kelebihan dari komunikasi serial ialah panjang kabel jauh dibanding paralel, karena serial port mengirimkan logika “1” dengan kisaran tegangan –3V hingga –25V dan logika 0 sebagai +3V hingga +25V sehingga kehilangan daya karena panjangnya kabel bukan masalah utama. Bandingkan dengan port paralel yang menggunakan level TTL berkisar dari 0V untuk logika 0 dan +5Volt untuk logika 1.
Port Serial dapat digunakan untuk komunikasi data secara sinkron maupun asinkron Komunikasi data serial secara sinkron adalah merupakan bentuk komunikasi data serial yang memerlukan sinyal clock untuk sinkronisasi di mana sinyal clock tersebut akan tersulut pada setiap bit pengiriman data sedangkan komunikasi asinkron tidak memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. Pengiriman data pada komunikasi serial dilakukan mulai dari start bit yaitu bit yang paling rendah (LSB) hingga stop bit yaitu bit yang paling tinggi (MSB).
Berikut ini adalah bentuk sinyal komunikasi serial secara sinkron dan asinkron
Dan secara umum bentuk gelombang informasi untuk komunukasi serial terlihat seperti gambar berikut :
Gambar diatas memperlihatkan bentuk gelombang komunikasi serial dengan format 8N1, yaitu 8-bit data, tanpa parity, 1 stop bit. Pada keadaan idle atau menganggur, jalur RS-232 ditandai dengan mark state atau Logika HIGH. Pengiriman data diawali dengan start bit yang berlogika 0 atau LOW, berikutnya data dikirimkan bit demi bit mulai dari LSB (Least Significant Bit) atai bit ke-0. Pengiriman setiap byte diakhiri dengan stop bit yang berlogika HIGH.
Gambar diatas memperlihatkan kondisi LOW setelah stop bit, ini adalah start bit yang menandakan data berikutnya akan dikirimkan. Jika tidak ada lagi data yang ingin dikirim, maka jalur transmisi ini akan dibiarkan dalam keadaan HIGH. Ada yang disebut ‘Break Signal’, yaitu keadaan LOW yang lamanya cukup untuk mengirimkan 8-bit data. Jika pengirim menyebabkan jalur komunikasi dalam keadaan seperti ini, penerima akan menganggap ini adalah ‘break signal’ atau sinyal rusak.
Data yang dikirimkan dengan cara seperti pada gambar 10.1 ini disebut data yang terbingkai (to be framed) oleh start dan stop bit. Jika stop bit dalam keadaan LOW, berarti telah terjadi framing error. Biasanya hal ini terjadi karena perbedaan kecepatan komunikasi antara pengirim dengan penerima.
2.2 Mode Port Serial
Port Serial (89C51) mempunyai 4 buah mode operasi yang diatur oleh bit ke 7 dan bit ke 5 dari Register SCON (Serial Control), yaitu:
» Mode 0 Shift Register 8 bit, Pada Mode ini Port Serial berfungsi sebagai komunikasi data sinkron yang memerlukan sinyal clock sebagai sinkronisasi. » Mode 1 UART 8 bit dengan Baud Rate yang dapat diatur, Pada mode ini
komunikasi data dilakukan secara 8 bit data asinkron yang terdiri 10 bit yaitu 1 bit start, 8 bit data dan 1 bit stop. Baud Rate pada mode ini dapat diatur dengan menggunakan Timer 1.
» Mode 2 UART 9 bit dengan Baud Rate permanen, Pada mode ini komunikasi data dilakukan secara asinkron dengan 11 bit, 1 bit start, 8 bit data, 1 bit ke 9 yang dapat diatur dan 1 bit stop. Pada proses pengiriman data, bit ke 9 diambil dari Bit TB8 dan pada proses penerimaan data bit ke 9 diletakkan pada RB8.
» Mode 3 UART 9 bit dengan Baud Rate yang dapat diatur, Mode ini sama dengan Mode 2, namun baud rate pada mode ini dapat diatur melalui Timer 1.
2.3 Fungsi pin-out port serial DB 9 (male)
2.4 Fungsi-fungsi Kaki/pin pada port Serial
3. PORT UNIVERSAL SERIAL BUS
3.1 Pendahuluan
Universal Serial Bus (USB) adalah salah satu standar interkoneksi antara komputer dengan
peralatan eksternal yang mampu mendukung kecepatan di atas 1 Mbps. (bandingkan dengan serial yang cumin 20 Kbps)
USB mempunyai beberapa kelebihan, diataranya :
1. Penggunaannya mudah. Cukup tancapkan peralatan USB ke konektor USB, computer akan langsung mendeteksi adanya peralatan tersebut, tanpa perlu merestart computer. (plug and play)
2. mendukung 3 tipe kecepatan. (Low, Full, dan High Speed)
3. Adanya powerdown (suspend) yaitu Apabila tidak digunakan, secara otomatis, peralatan USB akan mengalami suspend, sehingga konsumsi daya bisa lebih kecil. 4. USB mensuply daya ke peralatan USB dengan arus sebesar 500 mA. Sehingga apabila
sebuah peralatan memerlukan daya sebesar 500 mA, maka peralatan tersebut tidak memerlukan tambahan daya
5. USB bersifat multiplatform yaitu mendukung hampir semua sistem operasi Kelemahan pada USB adalah :
3.2. Mode USB (Kecepatan)
USB secara umum mendukung 3 mode kecepatan di mana, USB 1.1 mendukung 2 type kecepatan, yaitu full speed pada 12 Mbps dan low speed pada 1.5 Mbps. Sementara USB 2.0 mendukung kecepatan sampai dengan 480 Mbps yang dikenal dengan High Speed Mode.
MODE PENGGUNAAN
Low Speed
- Peralatan interaktif - 10 – 100 kbps
Keyboard. Mouse, peralatan buat game,
Full Speed
- Telepon, Audio, Kompresi Video - 500 kbps – 10 Mbps
Broadband, audio, mikrophone
High Speed
- Video, media penyimpan data - 25 – 400 Mbps
Video, harddisk, imaging, broadband
Konektor :
USB mempunyai 2 tipe konektor, yaitu konektor tipe A dan konektor tipe B. konektor tipe A terhubung ke host secara upstream sementara konektor tipe B terhubung ke peralatan secara downstream. Kedua konektor tersebut terhubung oleh sebuah kabel USB.
konektor tipe A konektor tipe B Standar warna kabel USB adalah sebagai berikut :
Nomor PIN Warna Kabel Fungsi
1 Merah Vbus(+5V)
2 Putih
D-3 Hijau D+
4 Hitam Ground
Perbandingan USB dengan interface lain Interface Jumlah Peralatan Maksimum Panjang Kabel (kaki) Kecepatan (bps) Fungsi Peralatan USB 127 16 1.5M, 12M, 480M
Mouse, keyboard, modem, printer, scanner, hard disk, dll
RS-232 2 50-100 20K Modem, mouse
RS-485 32 4.000 10M Sistem akuisisi data dan
kendali
IrDA 2 6 115K Printer
Port Paralel 2, atau 8 10-30 8M Printer, scanner
IEEE-1394 (FireWire)
64 15 400M Video
ISA - 5M Kartu suara, modem, LAN
PCI 524M Kartu suara, modem, LAN,
video, dll
4. RS-232
4.1 Pendahuluan
RS-232 (Recomended Standart-232) adalah sebuah Standard yang ditetapkan oleh Electronic Industry Association dan Telecomunication Industry Association pada tahun 1962, standard ini berfungsi untuk mengatur hal-hal yang menyangkut komunikasi data antara komputer (Data Terminal Equipment - DTE) dengan alat-alat penglengkap komputer (Data Circuit-Terminating Equipment - DCE) yang pada umumnya berbentuk komunikasi data serial.
Ada 3 hal pokok yang diatur standard RS232, antara lain : » Bentuk sinyal dan level tegangan yang dipakai.
» Penentuan jenis sinyal dan konektor yang dipakai, serta susunan sinyal pada kaki-kaki di konektor.
» Penentuan tata cara pertukaran informasi antara komputer dan alat-alat pelengkapnya 4.2 Karakteristik sinyal RS232
Karakteristik sinyal yang diatur pada RS-232 meliputi level tegangan sinyal, kecuraman perubahan tegangan (slew rate) dari level tegangan ‘0’ menjadi ‘1’ dan sebaliknya, serta impedansi dari saluran yang dipakai.
» Dalam standard RS232, tegangan antara +3 sampai +15 Volt pada input Line Receiver dianggap sebagai level tegangan ‘0’, dan tegangan antara –3 sampai –15 Volt dianggap sebagai level tegangan ‘1’.
» Agar output Line Driver bisa dihubungkan dengan baik, tegangan output Line Driver berkisar antara +5 sampai +15 Volt untuk menyatakan level tegangan ‘0’, dan berkisar antara –5 sampai –15 Volt untuk menyatakan level tegangan ‘1’
Gambar Level Tegangan RS232
Untuk mengurangi kemungkinan terjadinya gangguan ‘cross talk’ antara kabel saluran sinyal RS232, kecuraman perubahan tegangan sinyal dibatasi tidak boleh lebih dari 30 Volt/mikro-detik. (Makin besar kecuraman sinyal, makin besar pula kemungkinan terjadi ‘cross talk’). Di samping itu ditentukan pula kecepatan transmisi data seri tidak boleh lebih besar dari 20 KiloBit/Detik. Impedansi saluran dibatasi antara 3 Ohm sampai 7 Kilo-Ohm, dalam standard RS232 yang pertama ditentukan pula panjang kabel tidak boleh lebih dari 15 Meter (50 feet), tapi ketentuan ini sudah direvisi pada standar RS232 versi ‘D’. Dalam ketentuan baru tidak lagi ditentukan panjang kabel maksimum, tapi ditentukan nilai kapasitan dari kabel tidak boleh lebih besar dari 2500 pF, sehingga dengan menggunakan kabel kualitas baik bisa dicapai jarak yang lebih dari 50 feet.
4.3 fungsi saluran RS232 pada konektor DB9 adalah sebagai berikut:
Receive Line signal detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa pada terminal masukkan ada data masuk.
Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE. Transmit Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.
Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan terminalnya. Signal Ground, saluran ground.
Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah stasiun menghendaki berhubungan dengannya.
Clear To Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh mulai mengirim data.
Request To Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE. DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.
5. UART
UART adalah kependekan dari Universal Asynchronous Receiver/Transmitter yaitu sebuah chip dalam port serial yang berfungsi untuk mengubah data paralel dari PC menjadi data serial untuk pengiriman dan sebaliknya juga untuk penerimaan data. UART memiliki beberapa tipe di antaranya: UART Tipe 8250, UART Tipe 16450, UART Tipe 16550, dll.
Tipe UART 8250 atau 16450 tak dapat meng-handle modem berkecepatan tinggi dan berkinerja rendah serta sering eror dikarenakan data yang overwrite. Sedangkan UART 16550 baru akan bekerja pada kecepatan 57,6 Kbps atau lebih tinggi dan memiliki sebuah buffer sebesar 16 byte.
Gambar Diagram pin UART 16550 dan 8250/16450
Tabel Fungsi PinOut UART 16550 dan 8250/16450
Pin Nama Keterangan
Pin 1-8 D0:D7 Bus Data
Pin 9 RCLK Masukan Clock penerima Frekuensinya harus sama dengan baud-rate x26
Pin 10 RD Terima Data
Pin 11 TD Kirim Data
Pin 12 CS0 Chip select 0 – Aktif Tinggi Pin 13 CS1 Chip select 1 – Aktif Rendah Pin 14 CS2 Chip select 2 – Aktif Rendah
Pin 15 BOUDOUT Keluaran Baud – Keluaran dari Pembangkit Baud Rate Terprogram. Frekuensi = (baud rate x 16)
Pin 16 XIN Masukan kristal eksternal –Digunakan untuk osilator pembangkit Boud Rate
Pin 17 XOUT Keluran Kristal Eksternal Pin 18 WR Jalur Tulis – Aktif Rendah Pin 19 WR Jalur Tulis – Aktif Tinggi Pin 20 VSS Dihubungkan ke ground Pin 21 RD Jalur Baca– Aktif Tinggi Pin 22 RD Jalur Baca – Aktif Rendah
Pin 23 DDIS Drive disable. Pin ini akan rendah saat CPU membaca dari UART. Dapat dihubungkan bus data kapasitas tinggi
Pin 24 TXRDY Transmit Ready – Siap kirim
Pin 25 ADS Address Store. Digunakan jika sinyal tidak stabil interupsima siklus baca atau tulis
Pin 26 A2 Bit alamat 2
Pin 29 RXRDY Receive Ready (siap terima data) Pin 30 INTR Intrrupt Output (keluaran interupsi) Pin 31 OUT2 User Output 2 (keluaran pengguna2) Pin 32 RTS Reguest to Send (permintaan pengiriman) Pin 33 DTR Dat Terminal Ready (Terminal data siap) Pin 34 OUT1 User Output 1
Pin 35 MR Master Riset
Pin 36 CTS Clear To Send Pin 37 DSR Data Set Ready Pin 38 DCD Data Carrier Detect
Pin 39 RI Ring Indikator (indicator dering)
Pin 40 VDD + 5 Volt
Tipe-tipe UART
8250 UART pertama pada seri ini. Tidak memiliki register scratch, versi 8250A merupakan versi perbaikan dari 8250 yang mampu bekerja dengan lebih cepat; 8250A UART ini lebih cepat dibandingkan dengan 8250 pada sisi bus. Lebih mirip
secara perangkat lunak dibanding 16450; 8250B Sangat mirip dengan 8250;
16450 Digunakan pada komputer AT dengan kecepatan 38,4 Kbps, masih banyak digunakan hingga sekarang;
16550 Generasi pertama UART yang memiliki penyangga, dengan panjang 16- byte, namun tidak bekerja (produk gagal) sehingga digantikan dengan 1 6550A;
16550A UART yang banyak digunakan pada komunikasi kecepatan tinggi, misalnya 14,4 Kbps atau 28,8 Kbps;
16650 UART baru, memiliki penyangga FIFO 32-byte, karakter Xon/Xoff terprogram dan mendukung manajemen sumber daya;
