RANCANG BANGUN DAN REALISASI USB-HOST UNTUK
TRANSAKSI FILE TANPA MENGGUNAKAN PC
BERBASIS MIKROKONTROLER
Wahyu Adam, M.Eng.Sc 1, Tri Pujiantoro 2
1,2 Program Studi Teknik Informatika, STMIK LPKIA 3
Jln. Soekarno Hatta No. 456 Bandung 40266, Telp. +62 22 75642823, Fax. +62 22 7564282 Email : 1 wahyuadam90@yahoo.com , 2 udjhie33@gmail.com
Abstrak
Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat tambahan dengan komputer yang mulai dikembangkan pada tahun 1996 oleh beberapa perusahaan besar industri komputer. Saat ini banyak perangkat
portable digital yang memiliki port USB. Dengan adanya koneksi USB, transfer file menjadi lebih cepat dan secara
ukuran fisik menjadi lebih ringkas. Sistem USB memindahakan beban kerja pada sisi PC sebagai host dan menyederhanakan rangkaian perangkat USB. Fungsi PC saat ini sangatlah penting sebagai host controller dalam melakukan transaksi file. Banyak sekali yang menggunakan PC atau perangkat sejenisnya sebagai perantara untuk melakukan transaksi file dan kesulitan untuk melakukan transaksi file apabila alat tersebut tidak ada saat dibutuhkan. Oleh karena itu penyusun mempunyai solusi untuk mengatasi masalah di atas dengan memanfaatkan teknologi mikrokontroler. Solusi yang dimaksud adalah dengan merangcang suatu alat yang berfungsi sebagai host USB untuk transaksi file tanpa meggunakan PC berbasis mikrokontroler. Alat yang akan dirancang adalah papan PCB yang telah dimodifikasi sedemikian rupa menjadi host USB untuk melakukan transaksi file dan memiliki sebuah layar kecil yang berfungsi sebagai interface. Komponen-komponen yang digunakan untuk merancang alat ini yaitu ATMega128, Vinculum USB-Host Starter Kit dan LCD4884.
Kata kunci: USB-Host, Transaksi File, ATMega128, Vinculum USB-Host Starter Kit, LCD4884
1. Pendahuluan
Universal Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen
networking. Sistem USB mempunyai desain
yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol
host dan beberapa peralatan terhubung yang
berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus.
Dengan ditemukannya USB yang ringkas dan flexible, perlahan-lahan peranan USB mulai menggantikan jenis konektifitas lain seperti serial RS232 maupun paralel. Rancangan awal USB adalah memindahkan
beban kerja pada PC yang mempunyai sumber daya besar dan menyederhanakan desain perangkat USB. Namun sejalan dengan kemampuan komputasi perangkat
portable yang semakin tinggi, beban kerja
sistem USB dapat dilakukan oleh perangkat
portable sehingga dapat meggantikan peran
PC.
untuk mengatasi masalah di atas dengan memanfaatkan teknologi mikrokontroler. Solusi yang dimaksud adalah dengan merangcang suatu alat yang berfungsi sebagai Host Controller untuk transaksi file tanpa meggunakan PC berbasis mikrokontroler.
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, penulis mengidentifikasikan beberapa permasalahan sebagai berikut : Masalah yang diangkat pada Tugas Akhir kali ini adalah bagaimana merancang dan membangun sebuah alat sebagai Host
Controller agar kompatibel dengan dua alat
USB sehingga dapat terhubung satu sama lain dan dapat melakukan transaksi file.
Untuk memfokuskan penelitian, maka dibatasi permasalahan hanya mencakup sebagai berikut:
1. Alat USB yang akan diuji hanya perangkat yang termasuk Mass Storage Class seperti USB Flash Disk.
2. Konsumsi daya tidak diperhitungkan dan tidak diamati
3. Hanya bisa melakukan penyalinan atau penghapusan file saja tidak bisa menyalin dan menghapus dalam bentuk folder. 4. Proses salin dan hapus file hanya bisa
dilakukan satu per satu atau semua tidak dapat dilakukan secara bersamaan.
5. Kecepatan transfer file tidak diperhitungkan dan tidak diamati.
Mengacu pada perumusan masalah, tujuan yang hendak dicapai dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah merancang dan merealisaikan sebuah alat Host Controller berbasis mikrokontroler ATMega128 dengan menggunakan bahasa C.
2. Dasar Teori
2.1 Teori Tentang Komputer
Transaksi file biasa terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Ketika sebuah file akan digandakan, dipindahkan ataupun dihapus melalui perangkat storage seperti USB
Flash Disk. Namun dalam melakukan
transaksi file ini mempunyai sedikit kendala yaitu haruslah menggunakan PC sebagai media interface sekaligus Host Controller dalam melakukan transaksi. Oleh karena itu dibutuhkan sebuah perangkat
mikrokontroler yang akan mempermudah dalam melakukan transaksi file seperti halnya sebuah PC.
Gambar 2.1 Blok Digaram USB-Host
2.2 ATMega128
ATMega 128 merupakan mikrokontroller keluarga AVR yang mempunyai kapasitas flash memori 128KB. AVR (Alf and
Vegard’s Risc Processor) merupakan seri
mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced
Instruction Set Computer).Secara umum,
AVR dapat terbagi menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga AT-Mega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, bisa dikatakan hampir sama. Semua jenis AVR dilengkapi dengan flash memori sebagai memori program. Kapasitas dari flash memori ini berbeda antara chip yang satu dengan chip yang lain. Tergantung dari jenis IC yang digunakan. Untuk flash memori yang paling kecil adalah 1 kbytes (ATtiny11, ATtiny12, dan ATtiny15) dan paling besar adalah 128 kbytes (AT-Mega128).
2.3 Vinculum USB-Host Starter Kit
Vinculum USB-Host Starter Kit merupakan modul USB host controller yang dapat digunakan untuk berbagai hal yang berkaitan dengan USB device, seperti mengakses storage device (USB flash disk, dll), berkomunikasi dengan HID (Human Interface Device, seperti mouse USB dan
keyboard USB), CDC (Communication
Device Class), dan kompatibel dengan FTDI
device lainnya (seperti FT232, FT245, dan
FT2232). Modul ini menggunakan antarmuka UART, paralel FIFO, dan SPI dengan level tegangan kompatibel dengan level tegangan TTL sehingga memudahkan pengguna dalam mengimplementasikannya ke dalam sistem berbasis mikrokontroler/mikroprosesor. Modul ini dapat diaplikasikan untuk sistem yang menggunakan peralatan USB, seperti mengakses USB flash disk atau menerima masukan dari keyboard USB.
2.4 LCD4884
Dari perspektif hardware LCD memiliki resolusi 84 dengan 48 piksel, dengan lampu belakang biru. Hal ini dapat dengan mudah menampilkan enam baris dari empat belas karakter alfanumerik, atau dua baris dari enam karakter yang sangat besar. Selain itu, dapat menampilkan gambar bitmap yang berukuran tepat. Di bagian atas-kiri digital pin 8-13 telah diperluas dengan pencocokan VCC dan GND pin, dan di bagian bawah sebelah kanan yang sama telah dilakukan dengan pin analog satu sampai lima.
Gambar 2.3 Tampilan LCD4884
2.4 Pengertian UML
Menurut (Dennis, Wixom, Tegarden, 2009) yang di kutip pada buku Systems Analysis Design UML Version 2.0 An Object-Oriented Approach menerangkan :
“UML menyediakan kosa kata umum istilah object-oriented dan teknik diagram yang cukup kaya untuk model proyek pengembangan sistem dari analisis melalui implementasi“.
3. Analisis Sistem
3.1 Pemodelan Fungsional
Pemodelan fungsional menggambarkan proses bisnis dan interaksi sistem informasi dengan lingkungannya. Pemodelan fungsional sebagai sarana untuk mendokumentasikan dan memahami persyaratan dan memahami fungsi atau perilaku eksternal dari sistem.
3.1.1 Use Case Diagram
Gambar 3.1 Use Case Diagram USB-Host
3.1.2 Use Case Description
Tabel 3.1 Deskripsi Use Case Sinkron Perangkat USB
1. Sinkron Perangkat USB Actor : User
Pra Kondisi : Pasang Perangkat USB (FD) ke alat
Kondisi Akhir : USB Terhubung Basic Flow : (1) Menghidupkan alat
Tabel 3.2 Deskripsi Use Case Kelola Data 2. Kelola Data
Actor : User
Pra Kondisi : Kelola data (salin dan hapus)
Kondisi Akhir : data tersalin dan terhapus Basic Flow : (1) Salin data saja
(2) Salin data (pilih semua) (3) Hapus data saja
(4)Hapus data (pilih semua) (5)Tampilkan indikator traksaksi data Alternatif Flow : -
Tabel 3.3 Deskripsi Use Case Display 3. Display
Actor : User
Pra Kondisi : Sudah masuk ke sistem, dan display
Kondisi Akhir : Display informasi Basic Flow : (1) Tampilkan isi FD
(2) Tampilkan proses transaksi
Alternatif Flow : -
3.2 Pemodelan Struktural
Model struktural menggambarkan orang, tempat , atau hal-hal tentang informasi yang didapat dan bagaimana mereka berhubungan satu sama lain. Menunjukan perilaku sistem yang menggambarkan perilaku yang menspesifikan urutan kelakuan suatu objek selama siklus hidupnya ketika merespon suatu kejadian.
3.2.1 Class Diagram
Gambar 3.2 Class Diagram
3.3 Pemodelan Tingkah Laku
Menggambarkan aspek keterurutan waktu dari pesan yang disampaikan, dan/atau menggambarkan aspek struktur organisasi objek yang mengirim dan menerima pesan dimodelkan dengan Sequence Diagram. 3.3.1 Sequence Diagram
Gambar 3.4 Sequence Diagram Kelola Data
Gambar 3.5 Sequence Diagram Kelola Data
Gambar 3.6 Sequence Diagram Display 3.1 Pemodelan Perilaku
3.4.1 State Machine
Gambar 3.7 State Machine USB-Host 4. Ananlisis Sistem
4.1 Blok Diagram
Gambar dibawah ini merupakan gambar blok diagram dari rancang bangun USB-Host.
Gambar 4.1 Blok Diagram Sistem
4.2 Subsistem Perangkat Input
4.2.2 Vinculum USB-Host Starter Kit
Gambar 4.1 Rangkaian Vinculum USB-Host Starterkit
Vinculum USB-Host Starter Kit merupakan modul USB host controller yang dapat digunakan untuk antarmuka USB device melalui UART, paralel FIFO dan SPI. Modul ini dapat digunakan untuk aplikasi yang berhubungan dengan USB device seperti mengakses data USB, berkomunikasi dengan HID (Human Interface Device), CDC (Communication Device Class) serta kompatibel dengan piranti FTDI yang lain.
4.3 Subsitem Perangkat Output 4.2.1 LCD4884
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. Rangkaian LCD dalam rangkaian alat
USB-Host menggunakan ATMega128 ini
berfungsi sebagai media informasi dari kinerja sistem. Sistem akan mengeluarkan
output berupa data yang berada pada sebuah Flash Disk.
Gambar 4.2 Rangkaina LCD4884 4.4 Subsistem Catu Daya
Fungsi dari rangkaian catu daya ini yaitu untuk memberikan suplai daya untuk rangkaian. Tegangan DC yang dibutuhkan oleh rangkaian adalah sebesar 5 Volt.
4.5 Skema Keseluruhan
Gambar 4.4 Skema Keseluruhan Sistem 5. Implementasi Sistem
5.1 Integrasi Sistem
Masukan kedua Flash Disk pada port USB yang terdapat di Vinculum USB-Host Starter Kit, dimana salah satu Flash Disk berperan sebagai Sumber dan yang satunya lagi sebagai Target. Kemudian LCD akan menampilkan informasi untuk salin file atau hapus file serta menampilkan semua isi file di dalam Flash Disk Source dan Flash Disk Target. Pilih perintah salin atau hapus pada Menu Utama yang di tampilkan pada LCD. Gunakan joystick untuk menggerakan cursor pada LCD. Pilih sesuai perintah yang diinginkan.
Gambar 5.17 Pengujian Integrasi Sistem 6. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisa, perancangan dan implementasi yang telah dilakukan, maka kesimpulan yang didapat adalah sebagai berikut :
1. Alat USB-Host yang telah dirancang dan direalisaikan berhasil dalam melakukan transaksi file antara dua alat USB (Flash Disk) seperti salin file dan hapus file sesuai perintah yang diinginkan dan menjadi alternatif ketika
tidak adanya media untuk transaksi file seperti PC ataupun Laptop yang berfungsi sebagai Host Controller.
DAFTAR PUSTAKA
1. Jamaludin, Jaja. 2010, Kupas Tuntas
Dibalik Keajaiban Dahsyat Flash Disk,
Yogyakarta, CV. ANDI OFSET. 2. Ariyanto, Dede. 2010, Teknik Jitu
Mengoptimalkan Flashdisk, Jakarta,
PT. Elex Media Komputindo.
3. Agus Pracoyo dan Tossin Alamsyah, 2010, RANCANG BANGUN DAN PENGUJIAN DEVAIS PERIPHERAL
INPUT/OUTPUT ( I/O) BERBASIS
UNIVERSAL SERIAL BUS USB,
Politeknik Negeri Malang & Jakarta, pp 181-190.
4. Syahid, 2011, SIMULASI KERJA
MIKROKONTROLER UNTUK
MELAKSANAKAN PROSES ADAPTIF
DENGAN ALGORTIMA LMS,
Politeknik Negeri Semarang pp 323-331.
Daftar Pustaka Lainnya
5. Agfianto dan Dhani. 2010, Tutorial Pemrograman Mikrokontroler AVR
dengan WinAVR GCC
(ATMega16/32/8535),
http://klikdisini.com/embedded, download tnaggal 1 Mei 2014.
6. USB Implementers Forum, Inc.,
Universal Serial Bus Revision 2.0
specification, USB Developer –
Document,
http://www.usb.org/developer/docs/, download tanggal 30 April 2014. 7. Peacock, C., USB in a NutShell,
http://www.beyondlogic.org/usbnutshell /usb2.shtml, download tanggal 30 April 2014.
8. Datasheet ATMega128, 8-bit Atmel
Microcontroller with 128Kbytes In-System Programmable Flash, ATMEL
http://www.atmel.com/Images/doc8151. pdf, download tanggal 02 Mei
