LANDASAN TEORI
2.1 Teori – Teori Dasar
2.1.1 Teori FriendlyARM Mini2440.
Dalam perkembangan ARM2 yang sekarang sudah mulai banyak
digunakan mulai dari Kalkulator, Handphone, Alat Kontrol, TV, sampai
komputer, akhirnya ARM membuat sebuah board3 yang lebih praktis
penggunaannya yang biasanya digunakan sebagai modul projek yang sudah
dilengkapi berbagai komponen seperti RTC (Real Time Clock), Ethernet
Port(RJ45), Serial Port, GPIO (General Purpose Input/Output), LCD
Konektor, Soket SD Card, USB Port, Stereo Output, dan lain-lain. Semua
komponen tersebut sudah dikemas dalam board FriendlyARM Mini2440 ini.
FriendlyARM Mini2440 Merupakan bentuk efisien dari ARM9 dengan
menggunakan mikroprosesor Samsung S3C2440. ARM memiliki arsitektur
32-bit RISC yang dikembangkan oleh ARM Limited yang dikenal juga
sebagai Advanced RISC Machine.
2 ARM (Advanced RISC Machine) merupakan sebuah prosesor arsitektur RISC 32bit.
Dibawah ini dapat dilihat gambar dari FriendlyARM Mini2440
dengan LCD 3.5inch serta gambar komponen yang terdapat pada board
tersebut.
Gambar 2.2 , Komponen FriendlyARM Mini2440
Menurut datasheetnya, spesifikasi dari FriendlyARM Mini2440
sebagai berikut :
• CPU Prosesor : Samsung S3C2440A ARM920T dengan
kecepatan 400MHz – 533MHz.
• SDRAM : 64MB SDRAM, 32 bit BUS, dengan memiliki
frekuensi sampai 100MHz.
• FLASH : On-board 64MB / 128MB / 256MB / 1GB NAND
Flash dan 2MB NOR Flash dengan BIOS sudah terinstal
• LCD : Pada Mini2440 sudah dilengkapi LCD konektor yang dapat mensupport LCD:
o LCD tipe SIN display mensupport black and white, 4
gray-scale, 16 gray-scale, 256-color, 40960-color dari
ukuran 3.5 – 12.1 inch dengan resolusi 1024x768.
o LCD tipe TFT display mensupport black and white, 4
gray-scale, 16 gray-scale, 256-color, 64000-color dari
ukuran 3.5 – 12.1 inchi dengan resolusi 1024x768.
• Interface dan Resource :
o Memiliki 1 interface Ethernet RJ45 support sampai
100MBbps (menggunakan chip DM9000).
o Memiliki 3 Serial port.
o Memiliki 1 USB host.
o Memiliki 1 USB slave (interface B-Type).
o Memiliki 1 channel stereo audio output.
o Memiliki 1 interface 10 pin JTAG.
o Memiliki 4 LED.
o Memiliki 6 push button.
o Memiliki 1 buzzer PWM control.
o Memiliki 1 adjustable resistor, analog-to-digital
converter for A/D test.
o Memiliki 1 I2C bus dengan chip AT24C08.
o Memiliki real-time-clock baterai pada board.
o Memiliki Power interface (5V).
• Clock Source : Memiliki 12MHz pasif Kristal. • RTC (real time clock).
• Ekspansi interface :
o 34 pin 2.0mm interface GPIO
o 40 pin 2.0mm interface system bus.
• Dimensi : 100mm x 100mm.
• Mensupport Operating Sistem :
o Linux 2.6.29.
o Windows CE .NET 5.0.
o Android.
2.1.1.1. Alokasi Alamat dan penjelasan untuk penempatan sinyal.
Microcontroller S3C2440 mensupport dua mode boot dari
NAND Flash dan juga boot dari NOR Flash. Penjelasan Konfigurasi
Gambar 2.3 , Alokasi Memori dari Mini2440.
Saat NOR/NAND switch dalam posisi NOR, sistem akan
menyesuaikannya dalam map memori kiri gambar diatas. Jika dalam
posisi NAND memori map akan menyesuaikannya seperti pada bagian
kanan gambar diatas. (SFR area merupakan alamat special control
register)
2.1.1.2. Sistem penyimpanan pada SDRAM
Mini2440 memiliki dua chip external SDRAM dengan total
untuk kecepatan maksimum. Chip CPU memilih nGCS6 untuk
digunakan sebagai pemilihan tempat pada SDRAM di alamat 0x3000
0000.
Berikut ini gambar dari chip yang digunakan dan konfigurasi
pada SDRAM mini2440 :
Gambar 2.4 , External SDRAM pada mini2440.
2.1.1.3. Sistem penyimpanan pada FLASH.
Mini2440 memiliki dua jenis flash, mode pertama adalah
2MByte Nor Flash, dengan model SST39VF1601 (untuk digunakan
dalam pemprograman JTAG). Mode kedua adalah 64(128,256)MByte
Nand Flash dengan model K9F1208 ( mengecek sebelum flashinf
dengan JTAG) S3C2440 mensupport flash yang mana saja. Switch S2
digunakan untuk memilih mode Nanda tau Nor Flash.
Dibawah ini gambar dan konfigurasi pin dari Nand dan Nor
Gambar 2.5 , Nand dan Nor Flash pada mini2440.
2.1.1.4. Power Supply / Regulator
Power supply dari Mini2440 sangat simple dan membutuhkan
sumber daya 5V power supply dari sebuah adapter yang disambungkan
ke modul FriendlyARM ini. Dalam modul ini terdapat 3 buah
regulator yang digunakan yakni 3.3V, 1.8V, dan 1.25V.
Gambar 2.6 , Regulator pada mini2440.
2.1.1.5. Konektor Serial pada mini2440.
Chip Samsung S3C2440 mensupport tiga serial port UART0,
UART1, UART2. Masing-masing memiliki konektor dengan TTL
level signal dan juga terkoneksi ke CON4(GPIO konektor).
2.1.1.6. Network Interface
Mini2440 menggunakan sebuah chip DM9000 dengan network
transformer dan sebuah RJ45 konektor. Biasanya kabel Cat5e dapat
dihubungkan dari mini2440 ke computer router atau switch.
Konfigurasi IP dapat dilakukan pada software dan diset sesuai
keinginan.
Gambar 2.8 , Ethernet Port pada Mini2440.
2.1.2 Teori Microcontroller AVR ATMEGA16.
Penggunaan Microcontroller AVR ATMEGA16 pada proyek ini
digunakan sebagai elektronik divice untuk menghitung dan mengkalibrasi
data yang dikirim dan diterima dari sensor SHT11 dan juga AVR ini
digunakan untuk mengirimkan data pengukuran dan kalibrasi ke device lain
Berdasarkan datasheetnya microcontroller AVR ATMEGA16
ini memiliki fitur - fitur sebagai berikut :
High-performance, Low-power AVR® 8-bit Microcontroller
Advanced RISC Architecture
• 131 Powerful Instructions – Most Single-clock Cycle Execution
• 32 x 8 General Purpose Working Registers • Fully Static Operation
• Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz
• On-chip 2-cycle Multiplier
Nonvolatile Program and Data Memories
• 16K Bytes of In-System Self-Programmable Flash : Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles
• Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits : In-System Programming by On-chip Boot Program, True Read-While-Write Operation
• 512 Bytes EEPROM : Endurance: 100,000 Write/Erase
Cycles
• 1K Byte Internal SRAM
• Programming Lock for Software Security
• Boundary-scan Capabilities According to the JTAG Standard
• Extensive On-chip Debug Support
• Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits
through the JTAG Interface
Peripheral Features
• Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes
• One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode
• Real Time Counter with Separate Oscillator
• Four PWM Channels
• 8-channel, 10-bit ADC
• 8 Single-ended Channels
• 7 Differential Channels in TQFP Package Only
• 2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface
• Programmable Serial USART
• Master/Slave SPI Serial Interface
• Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip
Oscillator
Special Microcontroller Features
• Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
• Internal Calibrated RC Oscillator • External and Internal Interrupt Sources
• Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby
I/O and Packages
• 32 Programmable I/O Lines
• 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, and 44-pad MLF
Dibawah ini merupakan konfigurasi pin dan blok diagram dari AVR
ATmega16 :
Gambar 2.10 , Blok diagram dari ATMEGA16
Berikut ini adalah penjelasan dari pin yang ada pada ATMEGA16 :
VCC : Merupakan pin untuk tegangan input.
GND : Merupakan pin untuk tegangan ground.
fungsi khusus sebagai ADC disetiap pinnya. Ini
merupakan salah satu kelebihan AVR memiliki internal ADC.
PORTB (PB7 .. PB0) : Merupakan 8bit directional I/O port. Yang memiliki internal pullup resistor. PORT B memiliki
fungsi khusus pada masing – masing pinnya ditunjukkan pada
table dibawah ini:
Pin Fungsi Khusus
PORTB.7 SCK (SPI Bus Serial Clock)
PORTB.6 MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output)
PORTB.5 MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)
PORTB.4 SS (SPI Slave Select Input)
PORTB.3
AIN1 (Analog Comparator Negative Input)
AC0 (Timer/ Counter0 Output Compare Match Output)
PORTB.2
AIN1 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interupt 2 Input)
PORTB.1 T1 (Timer/ Counter 1 External Counter Inpu )
PORTB.0
T0 (Timer/ Counter0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input Output)
PORTC (PC7 .. PC0) : Merupakan 8bit directional I/O
port. Yang memiliki internal pullup resistor. PORT C memiliki
fungsi khusus pada masing – masing pinnya ditunjukkan pada
table dibawah ini:
Pin Fungsi Khusus
PORTC.7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin2)
PORTC.6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin )
PORTC.5 TDI (JTAG Test Data In)
PORTC.4 TDO (JTAG Test Data Out)
PORTC.3 TMS (JTAG Test Mode Select)
PORTC.2 TCK (JTAG Test Clock)
PORTC.1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/ Output Line)
PORTC.0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)
Tabel 2.2 , Fungsi khusus Port C pada ATMEGA16
PORTD (PD7 .. PD0) : Merupakan 8bit directional I/O port. Yang memiliki internal pullup resistor. PORT D memiliki
fungsi khusus pada masing – masing pinnya ditunjukkan pada
table dibawah ini:
Pin Fungsi Khusus
PORTD.7 OC2 (Timer/ Counter2 Output Compare Match Output)
PORTD.6 ICP (Timer/ Counter1 Input Capture Pin)
PORTD.5 OC1A (Timer/ Counter1 Output Compare A Match Output)
PORTD.4 OC1B (Timer/ Counter1 Output Compare B Match Output)
PORTD.3 INT1 (External Interrupt 1 Input)
PORTD.2 INT0 (External Interrupt 0 Input)
PORTD.1 TXD (USART Output Pin)
PORTD.0 RXD (USART Input Pin)
XTAL 1 : Input yang terhubung ke oscillator amplifier yang dijadikan internal clock operation pada ATMEGA16.
XTAL 2 : Ouput dari oscillator amplifier.
RESET : merupakan sebuah fungsi interup pada AVR untuk men-reset.
AVCC : merupakan pin masukkan tegangan untuk ADC.
AREF : merupakan pin masukkan tegangan referensi ADC.
2.1.3 Sensor SHT11.
Sumber teori berdasarkan datasheet sensor SHT11. SHT11 merupakan
sebuah sensor suhu dan kelembapan yang memiliki daya tahan baik, kinerja
yang handal dan mudah digunakan sangatlah dibutuhkan untuk menunjang
sebuah aplikasi. Maka dalam projek ini kami menggunakan sensor suhu dan
kelembapan yang diproduksi oleh Sensirion yaitu SHT11.
SHT 11 adalah sebuah sensor single chip yang dirancang untuk
mengukur suhu udara dan kelembapan udara. Sensor ini memiliki keluaran
digital dan sudah terkalibrasi, menjadikan sensor ini tidak perlu melakukan
konversi A/D ataupun kalibrasi data sensor. SHT11 ini memiliki 2 data
sama seperti I2C 4 tetapi sensor tidak dapat diatasi dengan
menggunakan protocol I2C, bagaimanapun sensor harus digunakan tanpa
campur tangan dengan perangkat lain yang terhubung dalam satu bus.
Berikut ini adalah gambar penampang dari SHT11 dan Rangkaianya :
Gambar 2.11 , hubungan SHT11 dengan microcontroller.
4
Gambar 2.12, Gambar dan dimensi SHT11.
Berdasarkan datasheet pada SHT11 memiliki kelebihan antara lain :
- Relative humidity and temperature sensors.
- Dew point.
- Fully calibrated, digital output.
- Excellent long-term stability.
- No external components required.
- Ultra low power consumption.
- Surface mountable or 4-pin fully interchangeable.
- Small size.
Dan Spesifikasi sensor ini adalah :
- Mengukur suhu maksimum dan minimum dari -40°C (-40°F)
hingga +123,8°C (+254,9°F) dan kelembaban relatif dari 0%RH
hingga 100%RH.
- Memiliki ketepatan (akurasi) pengukuran suhu hingga ±0,5°C
pada suhu 25°C dan ketepatan (akurasi) –>pengukuran
kelembaban relatif hingga ±3,5%RH.
- Memiliki antarmuka serial synchronous 2-wire, bukan I2C. Jalur
antarmuka telah dilengkapi dengan –>rangkaian pencegah kondisi
sensor lock-up.
- Membutuhkan catu daya +5V DC dengan konsumsi daya rendah
30µW.
- Modul ini memiliki faktor bentuk 8 pin DIP 0,6″ sehingga memudahkan pemasangannya.
Dari spesifikasi yang dimiliki sensor SHT11 yang ditunjukkan diatas
pada perancangan nanti digunakan hanya pengukuran Suhu, pengukuran
suhu yang dapat dicapai sensor tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah
Gambar 2.13 , Range Suhu dan Kelembapan pada Sensor SHT11.
Sensor SHT11 ini memiliki performa yang ditunjukkan pada gambar
dibawah ini :
Tabel 2.4 , Tabel performa dari Sensor SHT11.
Sensor SHT11 ini memiliki tingkat akurasi yang ditunjukkan pada
Gambar 2.14 , Tingkat akurasi sensor SHT11.
SHT11 sudah memiliki keluaran digital ini ditunjukkan dari blok
diagram dibawah ini:
Gambar 2.15 , Blok diagram SHT11.
2.1.3.1 Cara komunikasi dengan sensor SHT11.
Pertama yang dibutuhkan untuk memulai komunikasi
dengan SHT11 ini membutuhkan start up sensor yaitu setelah
sensor mendapat sumber tegangan dan setelah aktif sensor
Setelah keadaan sleep berlangsung untuk memulai
transmisi data dibutuhkan Transmission start” yang ditunjukkan
pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.16 , Transmission Start SHT11.
Setelah transmission start dilakukan selanjutnya perintah
yang dikirim merupakan alamat 8 bit 3 bit pertama hanya “000”
dan 5bit perintah untuk menentukan data apa yang dibutuhkan, 5
bit ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Jadi untuk mengukur suhu dibutuhkan perintah
“00000011” lalu microcontroller akan menunggu data input
berupa data suhu.
Setelah itu dibutuhkan perinta “connection reset” yang
berfungsi untuk mengulang kembali pengambilan data atau jika
data hilang dapat digunakan kembali untuk mengambil data suhu
ataupun kelembapan sesuai kebutuhan.
Gambar 2.17 , Koneksi reset pada SHT11.
Sensor ini juga dilengkapi CRC 8bit Checksum Calculation
yang berfungsi jika terdapat data yang salah dapat dideteksi dan
dieliminasi.
2.1.3.2 Cara konversi data output dan perhitungannya.
Dalam sensor SHT11 ini dapat menghitung suhu dan
kelembapan sekaligus dengan menggunakan perhitungan sebagai
linear dan kelembapan relatif, berikut ini formula yang
dibutuhkan dan tabel perhitungan yang dibutuhkan:
Tabel 2.6 , Tabel dan formula untuk menghitung kelembapan.
Untuk temperature sudah dirancang linear dari pabrik
sensirion ini. Dan formula untuk menghitung nilai suhu sebagai
berikut :
Tabel 2.7 , Tabel dan formula untuk perhitungan suhu.
2.1.4 Router TP-LINK type TL-WR340G
Router berfungsi sebagai penghubung antar dua atau lebih jaringan
berbeda dengan switch. Switch merupakan penghubung beberapa alat
untuk membentuk suatu Local Area Network (LAN). Sebagai ilustrasi
perbedaan fungsi dari router dan switch merupakan suatu jalanan, dan router
merupakan penghubung antar jalan. Masing-masing rumah berada pada jalan
yang memiliki alamat dalam suatu urutan tertentu. Dengan cara yang sama,
switch menghubungkan berbagai macam alat, dimana masing-masing alat
memiliki alamat IP sendiri pada sebuah LAN. Router sangat banyak
digunakan dalam jaringan berbasis teknologi protokol TCP/IP. Internet
merupakan contoh utama dari sebuah jaringan yang memiliki banyak router
IP. Router dapat digunakan untuk menghubungkan banyak jaringan kecil ke
sebuah jaringan yang lebih besar, yang disebut dengan internetwork, atau
untuk membagi sebuah jaringan besar ke dalam beberapa subnetwork untuk
meningkatkan kinerja dan juga mempermudah manajemennya. Router juga
kadang digunakan untuk mengoneksikan dua buah jaringan yang
menggunakan media yang berbeda (seperti halnya router wireless).
Tabel 2.8 , Fitur Hardware dari router TL-WR340G.
Tabel 2.9 , Fitur wireless dari router TL-WR340G.
Berikut ini gambar dari router :
