sistem komunikasi modul sensor jamak berbasiskan

LAPORAN AKHIR

HIBAH PENELITIAN DOSEN MUDA

Tahun ke-satu dari rencana satu tahun

SISTEM KOMUNIKASI MODUL SENSOR JAMAK

BERBASISKAN MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN

SERIAL RS-485 MODE MULTI PROCESSOR

COMMUNICATION (MPC)

TIM PENELITI

Kadek Suar Wibawa, S.ST., M.T. (Ketua/NUPN. 9908419827)

Dibiayai dari DIPA PNBP Universitas Udayana

sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Penelitian,

Nomor: 2003/UN14.1.13/PN.00.00.00/2015, Tanggal 25 Mei 2015

JURUSAN TEKNOLOGI INFORMASI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA TAHUN 2015

Bidang Unggulan : Teknologi informasi

Kode/Nama Bidang Ilmu : 462/ Teknologi Informasi

2

2

ii

iii

SISTEM KOMUNIKASI MODUL SENSOR JAMAK

BERBASISKAN MIKROKONTROLER MENGGUNAKAN

SERIAL RS-485 MODE MULTI PROCESSOR

COMMUNICATION (MPC)

Kadek Suar Wibawa1) Jurusan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Kampus Bukit

Jimbaran, Indonesia [email protected]

Abstrak

Sistem komunikasi sensor jamak menggunakan standar komunikasi RS-485 untuk menghubungkan tiap pemroses data berbasiskan mikrokontroler membentuk jaringan topologi BUS. Sistem komunikasi ini memiliki kunggulan dalam hal : konektivitas (mudah didalam melakukan koneksi tiap pada jaringan komunikasi ) , skalabilitas (tingkat fleksibilitas yang tinggi di dalam perluasan jaringan), tahan terhadap derau dan mudah dalam melakukan perawatan/perbaikan jaringan.

Sistem komunikasi sensor jamak yang dibangun, menggunakan pendekatan model komunikasi master-slave. Sistem komunikasi master-slave yang dikembangkan pada topologi jaringan BUS perlu menerapkan filter terhadap lalulintas paket data pada saluran komunikasi. Hal ini dikarena tiap yang terhubung pada jaringan komunikasi mampu mendengar setiap paket data yang lewat pada jaringan tersebut. Untuk mengurangi beban kerja prosesor didalam memeriksa tiap paket data yang lewat maka diterapkan mode Multi Processor Communication (MPC). Sehingga porsesor yang bekerja pada sisi slave hanya perlu memeriksa pesan yang ditujukan untuk dirinya tanpa perlu memeriksa setiap paket berupa data yang lewat dalam saluran komunikasi.

Kata kunci : Multi Processor Communication (MPC), komunikasi sensor jamak,

RS-485

mailto:[email protected]

iv

Abstract

Multi-sensor communication system uses RS-485 standard communication connecting each microcontroller-based data processing unit to form BUS topology network. The advantages of this communication system are: connectivity (easy to connecting devices on a network), scalability (flexibility to expand the network), more resistant to noise, and easier maintenance.

The System is built using Master-Slave communication approach model. This system need to filter every data packet on communication channel because every device that connect in this network can hear every data packet across this network. Multi Processor Communication (MPC) model is applied to reduce processor’s burden in inspecting every data packet, so the processor that work in slave side only need to inspect the message for itself without inspecting every data packet across the communication chanel.

Key Word : Multi Processor Communication (MPC), multi-sensor

communication, RS-485

v

DAFTAR ISI

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3 Batasa penelitian ....................................................................................... 2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA.......................................................................2

2.1 Sistem Komunikasi data ........................................................................... 2

2.2 Sistem Komunikasi RS-485 ..................................................................... 3

2.3 Mode Multi Processor Communication (MPC) ....................................... 4

BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN ......................................5

3.1 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 5

3.2 Manfaat Penelitian .................................................................................... 5

BAB 4 METODE PENELITIAN ....................................................................5

4.1 Tahapan Penelitian ................................................................................... 5

4.2 Rancangan model penelitian..................................................................... 5

4.2.1 Rancangan Model Perangkat Keras .................................................. 6

4.2.2 Rancangan model perangkat lunak ................................................... 7

BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................8

5.1 Disain Sistem ............................................................................................ 8

5.1.1 Disain Model Interkoneksi Sistem Komunikasi Data ....................... 8

5.1.2 Desain Perangkat Keras .................................................................... 9

5.1.3 Desain Perangkat Lunak ................................................................. 12

5.2 Implementasi Sistem .............................................................................. 17

5.2.1 Prototipe Perangkat Keras ............................................................... 17

5.2.2 Implementasi Perangkat Lunak ....................................................... 19

5.3 Hasil ........................................................................................................ 23

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ..........................................................30

6.1 Simpulan ................................................................................................. 30

6.2 Saran. ...................................................................................................... 30

Daftar Pustaka......................................................................................................31

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsif dasar sistem komunikas data 2

Gambar 2.2 Struktur Bit pada Mode MPC 4

Gambar 4.1 Diagram umum sistem komunikasi sensor jamak 6

Gambar 4.2 Lapisan Perangkat Lunak 8

Gambar 5.1. Desain Sistem Komunikasi Data 9

Gambar 5.2. Desain perangkat keras Master 9

Gambar 5.3. Desain perangkar keras Slave #1 10

Gambar 5.4. Diagram perangkat keras Slave #2 11

Gambar 5.5 State diagram perangkat lunak Master 13

Gambar 5.6. Proses pengiriman pesan menggunakan MPC pada Master 14

Gambar 5.7. State diagram perangkat lunak Slave 15

Gambar 5.8. Proses pengiriman Data pada Slave 16

Gambar 5.9 Format Frame Data pada Data Link Layer 16

Gambar 5.10 Prototipe perangkat keras Master (a) tampak Samping, (b) tampak atas 17

Gambar 5.11. Prototipe perangkat keras Slave #1 (a) tampak Samping, (b) tampak atas 18

Gambar 5.12. Prototipe perangkat keras Slave #2 (a) tampak Samping, (b) tampak atas 18

Gambar 5.13. List code program untuk menghasilkan interrupt 25mS 19

Gambar 5.14. Inisialisasi mode MPC 9 bit 20

Gambar 5.15. Code program set nilai MPC bit 9 20

Gambar 5.16. Proses penerimaan paket dari Master 21

Gambar 5.17. Capture Data Modul GPS Receiver 22

Gambar 5.18. Hasil Sementara Sistem Komunikasi data mode MPC 26

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 4-1. Spesifikasi perangkat keras................................................................... 7

Tabel 5-1. Spesifikasi perangkat keras master ..................................................... 10

Tabel 5-2. Spesifikasi perangkat keras Slave #1 .................................................. 11

Tabel 5-3. Spesifikasi perangkat keras Slave #2 .................................................. 12

Tabel 5-4. GGA data format ................................................................................ 22

Tabel 5-5. Posisi fix indicator .............................................................................. 23

1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sistem komunikasi melibatkan lebih dari satu perangkat pemroses data yang

terhubung dengan sensor untuk melakukan pengamatan terhadap suatu objek sudah

menjadi tren saat ini. Perkembang sistem jaringankomunikasi seperti ini harus

mampu memenuhi kebutuhan multi-poin [1] untuk menyediakan terminal bagi tiap

perangkat terhubung ke dalam sistem jaringan yang dibentuk.

Sistem minitroing [2] dan sistem telekontrol SCADA [3] menggunakan sistem

komunikasi multi-poin serial RS485 [4] untuk menghubungkan tiap perangkat

kedalam sistem jaringan menggunakan pendekatan model topologi jaringan BUS.

Topologi Jaringan BUS pada serial komunikasi RS-485 memiliki beberapa

keunggulan diantaranya : (1) mudah dalam melakukan konektivitas terutama untuk

penempatan sensor jamak [5] yang membutuhkan interkoneksi antar perangkat

yang terhubung dalam jaringan pada jarak yang berjauhan ; (2) mudah dalam

melakukan perluasan jaringan; (3) biaya yang murah. Data yang ditransmisikan

pada serial komunikasi RS-485 dibentuk kedalam paket data [5].

Paket data pada sistem komunikasi BUS ditransmisikan secara broadcasting

sehingga untuk setiap perangkat yang terhubung kedalam jalur komunikasi dapat

mendengar setiap paket data yang lewat. Semakin tinggi tingkat lalulintas data pada

jaringan komunikasi, maka akan semakin tinggi juga tingkat kinerja prosesor yang

dibutuhkan untuk memeriksa setiap paket data yang lewat. untuk mengurangi beban

kerja prosesor maka diperlukan sebuah mekanisme untuk melakukan filter dan

kategori paket yang dikirim pada saluran komunikasi. Mekanisme tersebut dapat

diterapkan dengan menggunakan pendekatan mode Multi Processor

Communication (MPC).

2

1.2 Rumusan Masalah

Dari uraian latar belakang , dapat ditarik rumusan masalah sebagai berikut:

Bagaimana membangun sistem komunikasi modul sensor jamak berbasiskan

mikrokontroler menggunakan sistem komunikasi RS-458 menerapkan mode multi

processor communication (mpc).

1.3 Batasa penelitian

Fokus permasalahan pada penelitian ini adalah :

1. Sistem komunikasi dibangun memanfaatkan media kabel dengan model

topologi jaringan BUS menggunakan serial komunikasi RS-485 menerapkan

multi processor communication (mpc).

2. Menggunakan sistem protokol komunikasi yang sederhana dalam melakukan

pertukaran data antar Slave dan Master.

3. Rancangan dan Pengujian sistem, menggunakan dua modul sensor yang

bertindak sebagai Salve dan satu modul bertindak sebagai Master.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Komunikasi data

Komuniasi data merupakan proses pengiriman dan penerimaan data/informasi dari dua

atau lebih piranti yang terhubung dalam jaringan komunikasi. Pada sistem komunikasi

terdapat tiga elemen dasar untuk melakukan proses komunikasi, tiga elemen tersebut

adalah: Sumber Data (Source); Media transmisi dan Penerima (Receiver), seperti yang

terlihat pada Gambar 2.1 Prinsif dasar sistem komunikas data.

C.1

Pada Sistem komunikasi data umumnya dikenal dua pendekatan cara pengiriman data

yaitu pengiriman data secara paralel dan serial. Suatu pengiriman data disebut paralel

Sumber Media Transmisi Tujuan

Gambar 2.1 Prinsif dasar sistem komunikas data

3

jika sekelompok bit data ditransmisikan pada waktu yang sama dan menggunakan

beberapa jalur transmisi. Disebut serial jika data ditransmisikan bit per bit untuk setiap

bit data secara berurutan pada satu jalur komunikasi yang sama. Melihat Arah aliran

data pada sistem komunikasi serial maka dapat dikelompokan menjadi tiga model cara

berkomunikasi: (1) Simplex; (2) Duplex dan (3) Halfduplex. Dengan mengikuti model

dan aturan cara berkomunikasi, setiap node (piranti) yang terhubung dalam jaringan

komputer (membentuk topologi mesh, star, ring, dan Bus.) dapat berbagi data atau

sumber daya yang ada.

2.2 Sistem Komunikasi RS-485

Sistem RS485 merupakan komunikasi standar yang dikembangkan oleh Industri

Associations (EIA), Balance line dan sistem transmisi Half-duplex dengan panjang

transmisi hingga 1,2 Km. Standar komunikasi RS-485 memiliki spesifikasi elektrik

untuk memenuhi kebutuhan multi point atau sering disebut multi drop, adapun

spesifikasi teknis dari standar RS-485 adalah sebagai berikut :

RS-485 merupakan standar komunikasi dua kawat differensial. Untuk setiap

saluran membawa (1) sinyal yang dibutuhkan dan (2) sinyal balikan. Receiver

akan mendeteksi differensial tegangan dari kedua saluran tersebut. Jika dari

hasil perhitungan receiver mendeteksi terjadinya perbedaan yang diakibatkan

oleh noise elektrik maka sinyal tersebut tidak akan didefinisikan.

RS-485 merupakan standar komunikasi 'multi-point' atau 'multi-drop',

besarnya jaringan yang dapat dibentuk sebanyak 32 unit beban [6].

Pada desaian jaringan, kedua ujung saluran kabel RS-485 dipasangkan resistor

120Ω (dengan asumsi menggunakan kabel twisted pair 24-AWG) yang

terhubung secara paralel. Terminasi pada kedua ujung kabel dapat mengurangi

refleksi tegangan yang menyebabkan receiver salah di dalam membaca level

logika tagangan

Pada RS-485 sudah terdapat transformer-isolated supply dan OPTO-isolation

untuk jalur sinyal, sehingga dapat membantu menghindari interaksi antara

kabel listrik dan kabel jaringan yang dapat merusak komponen perangkat keras.

4

2.3 Mode Multi Processor Communication (MPC)

MPC merupakan fitur mode komunikasi yang dimiliki oleh serial UART mikrokontoler.

Mode ini menggunakan teknik pengalamatan dengan memanfaatkan 1 bit data terakhir

untuk mengindikasikan bahwa paket tersebut berupa frame alamat atau frame data,

seperti yang terlihat pada Gambar 2.2 Struktur Bit pada Mode MPC.

Gambar 2.2 Struktur Bit pada Mode MPC

Mode komunikasi MPC mampu memberikan pengalamatan hingga 256 (8 bit).

Berikut merupakan fitur dari MPCM serial UART.

Mengatur MPCM bit di UCSRnA memungkinkan fungsi menyaring frame

masuk yang diterima oleh receiver USART.

Frame yang tidak mengandung informasi alamat akan diabaikan dan tidak di

masukkan ke dalam buffer penerima. Hal Ini secara efektif mapu mengurangi

jumlah frame masuk yang harus ditangani oleh CPU, dalam sistem dengan

beberapa mikrokontroler yang berkomunikasi melalui serial bus yang sama.

Transmiter tidak terpengaruh oleh pengaturan MPCM ini, namun harus

digunakan berbeda ketika bagian dari sistem memanfaatkan mode komunikasi

multi-prosesor tasking.

5

BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : membangun sistem komunikasi multi-

poin menggunakan serial komunikasi RS-485 mode multi processor

communication (mpc) untuk mengurangi beban prosesor terhadap penanganan

lalulintas data (inspeksi paket) pada saluran sistem komunikasi topologi BUS.

3.2 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Mampu membangun prototipe perangkat keras sistem komunnikasi data

berbasiskan mikrokontroler sebagai pusat proses data menggunakan serial

komunikasi BUS-RS485 sebagai dasar eksperiment untuk penelitian lanjutan.

2. Mampu membangun perangkat lunak untuk mengolah hasil ukur sensor pada

sistem sensor jamak, menerapkan model layanan lapisan data link dalam

berkomunikasi dan menyajikan data olah berupa informasi kepada pengguna

akhir melalui tampilan grafis layar LCD.

3. Sebagai landasan untuk mengembangkan sistem komunikasi data yang lebih

kompleks menuju perangkat sistem cerdas.

BAB 4 METODE PENELITIAN

4.1 Tahapan Penelitian

Penelitian dibagi kedalam 3 tahap yaitu : Rancangan sistem, Implementasi sistem

dan Pengujian sistem. Lokasi penelitian dilakukan pada Jurusan Teknologi

informasi Kampus Bukit Jimbaran.

4.2 Rancangan model penelitian

Rancangan model penelitian dibagi menjadi dua sub bagian yaitu : (1) rancangan

perangkat keras dan jaringan komunikasi; (2) rancangan perangkat lunak.

6

4.2.1 Rancangan Model Perangkat Keras

4.2.1.1 Diagram Umum Sistem

Diagram umum sistem pada sistem komunikasi multi prosesor untuk sensor jamak

dapat dilihat pada Gambar 4.1 Diagram umum sistem komunikasi sensor jamak.

Slave

#1

Slave

#2

Slave

#3

Slave

#n

Master

Jaringan Komunikasi Bus

Gambar 4.1 Diagram umum sistem komunikasi sensor jamak

Sistem komunikasi multi point untuk sensor jamak menggunakan serial komunikasi

RS-485 sebagai antarmuka sistem komunikasi. Setiap piranti terhubung ke dalam

jaringan komunikasi melalui sebuah terminal, membentuk topologi jaringan BUS.

Model sistem komunikasi menggunakan pendekatan Master-Slave, dimana satu

piranti bertindak sebagai master yang menjalankan fungsi : (1) Pemberi perintah,

melakukan kontrol dan manajemen jaringan komunikasi; (2) koleksi unit data hasil

ukur sensor untuk setiap piranti yang terhubung ke jaringan komunikasi dan (3)

antar muka pengguna akhir untuk menampilkan data hasil ukur sensor.

4.2.1.1 Rancangan piranti perangkat keras.

Piranti perangkat keras pada penelitian dibangun menggunakan mikrokontroler

sebagai main processing dan masing-masing piranti dilengkapi dengan antar muka

MAX-485 sebagai komponen sistem komunikasi data. Piranti perangkat keras

dibedakan menjadi dua golongan: Piranti perangkat keras Master dan piranti

perangkat keras Slave. Spesifikasi teknis rancangan perangkat keras seperti terlihat

pada tabel Tabel 4-1. Spesifikasi perangkat keras.

7

Tabel 4-1. Spesifikasi perangkat keras

Master Board

No. Komponen Spesifikasi Fungsi

1 Mikrokontroler 32K Bytes Flash program memory, 16-

bit Timer/Counter, Programmable

Serial USART.

Unit pemroses data

2 MAX-485 32 multi drop, differential signal, 5volt

DC Source

Antar muka komunikasi

serial BUS

3 LCD Grafic 128 x 64 dot matrix with led back light Tampilan untuk antar

muka pengguna akhir

4 Komponen pendukung lain Sesuai kebutuhan Komponen utama

/pelengkap

Master Board

1 Mikrokontroler 8,16, 32K Bytes Flash program

memory, 16-bit Timer/Counter,

Programmable Serial USART.

Unit pemroses data

2 MAX-485 32 multi drop, differential signal, 5volt

DC Source

Antar muka komunikasi

serial BUS

3 LCD 8x2 dot matrix with led back light Tampilan untuk antar

muka pengguna

4 Sesnsor Sesuai kebutuhan Sebagai media uji untuk

proses pengukuran

5 Komponen pendukung lain Sesuai kebutuhan Komponen utama

/pelengkap

Guna memenuhi kebutuhan antar muka dengan pengguna akhir maka dibutuhkan

media yang mampu menampilkan hasil pengukuran menggunakan Grafik LCD dot

matrix pada papan piranti perangkat keras Master.

4.2.2 Rancangan model perangkat lunak

Perangkat lunak dikembangkan menerapkan sintak kode bahasa pemrograman C

menggunakan IDE AVR Studio Versi 6 memanfaatkan GCC Compiler pada chip

programable mikrokontroler embedded system. Seperti halnya pada perangkat

keras, sistem perangkat lunak dikembangkan menjadi dua bagian yaitu sistem

perangkat lunak Master dan sistem perangkat lunak Slave seperti terlihat pada

gambar Gambar 4.2.

8

Lapisan Aplikasi Lapisan Aplikasi

Lapisan Data Link

Lapisan Data Link

Lapisan Fisik Lapisan Fisik Lapisan Fisik

Sinyal elektrik Sinyal elektrik

Format Frame

DataData

Paket Data Paket Data

Kode biner

Kode biner

Kode biner

Master Slave

Sensor

Gambar 4.2 Lapisan Perangkat Lunak

Perangkat lunak sistem komunikasi data berada pada lapisan data link, melakukan

manajemen dan kontrol/tatacara komunikasi . Tiap-tiap piranti yang terhubung

pada saluran komunikasi memiliki nomor alamat unik sebagai identitas yang

menyatakan bahwa pesan/data yang dikirim sesuai dengan alamat yang dituju.

Lapisan fisik berfungsi untuk menterjemahkan signal elektrik pada perangkat keras

menjadi kode biner, perangkat lunak berfungsi untuk memproses kode biner

tersebut dan menyajikan dalam bentuk data yang bernilai (memiliki makna sesuai

dengan konteksnya). Layer aplikasi berfungsi sebagai antar muka sistem dengan

pengguna akhir.

BAB 5 HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Disain Sistem

5.1.1 Disain Model Interkoneksi Sistem Komunikasi Data

Disain rancangan model komunikasi dikelompokan menjadi dua bagian berbeda,

yaitu: jaringan sistem komunikasi dan komunikasi antarmuka sensor. Yang

dimaksud dengan jaringan sistem komunukasi disini adalah jaringan komunikasi

yang menghubungkan antar piranti Master dengan piranti Slave menggunakan

standar komunikasi RS-485 melalui media kabel twisted membentuk topologi

jaringan BUS. Sedangkan sistem komunikasi antar muka sensor menghubungkan

piranti slave dengan modul-modul sensor menggunakan standar komunikasi yang

sesuai seperti USART dan I2C. Rancangan diagram sistem komunikasi data terlihat

seperti pada Gambar 5.1

9

Sistem

minimum

mikrokontroler

#1

Sensor 1

Slave #1

Sistem

minimum

mikrokontroler

#2

Sensor 2

Sistem

minimum

mikrokontroler

#4

Sensor 3

Sistem

minimum

mikrokontroler

#3

Display

PORT

Slave #2 Master Salve #3

Term

inia

si

Term

inia

si

Serial Bus Komunikasi RS-485

MAX-485

USART

MAX-485

USART

MAX-485

USART

MAX-485

USART

Gambar 5.1. Desain Sistem Komunikasi Data

Pada kedua ujung akhir jaringan dipasangkan resistor sebagai terminasi yang

berfungsi meredam arus balik sinyal elektrik yang terjadi pada kabel.

5.1.2 Desain Perangkat Keras

5.1.2.1 Desain piranti Master

Piranti master berfungsi sebagai unit koleksi data dan antarmuka dengan pengguna

akhir, menyajikan parameter hasil ukur berupa data/informasi dalam bentuk

tampilan LCD grafis 128x64 dot matrix. Diagram skematik desain perangkat keras

master seperti terlihat pada Gambar 5.2.

Gambar 5.2. Desain perangkat keras Master

Prosesor pada piranti master disesain menggunakan Microcontroller AVR 8bit

ATMega 32 dengan kapasitas flash memory sebesar 32 KB [7] sudah cukup untuk

10

menyimpan sintak program yang diperlukan. Piranti ini juga dilengkapi dengan

clock crystal 7.372800 MHz. Spesifikasi perangkat keras master seperti terlihat

pada tabel Tabel 5-1.

Tabel 5-1. Spesifikasi perangkat keras master

No. Nama Spesifikasi

1 Processor 8-bit AVR Microcontroller ATMega 32

2 Flash memory 32 Kbyte

3 Clock Oscilator 7.372800 MHz

4 Interface Communication Serial BUS Max-485

5 Operational Voltage 5-12 Volt DC

6 Display LCD Grafic 128 x 64 dot matrix

5.1.2.2 Desain piranti Slave

Desain penelitian ini menggunakan dua sampai tiga piranti yang bertindak sebagai

slave, masing-masing piranti dihubungkan dengan sebuah sensor untuk melakukan

pengukuran. Piranti slave #1 dihubungkan dengan sensor temperature and relative

humidity mengunakan saluran komunikasi I2C. Untuk melihat hasil ukur sensor

pada piranti ini dilengkapi LCD dot matrix 2x8 yang menampilkan hasil ukur

temperatur dalam °C dan kelembaban relatif dalam %. Diagram skematik Slave #1

seperti terlihat pada Gambar 5.3.

Gambar 5.3. Desain perangkar keras Slave #1

11

Prosesor pada piranti slave #1 disesain menggunakan Microcontroller AVR 8bit ATMega 8 dengan kapasitas flash memory sebesar 8 KB [8] sudah cukup untuk menyimpan sintak program yang diperlukan. Piranti ini juga dilengkapi dengan clock crystal 3.6486 MHz . Spesifikasi perangkat keras master seperti terlihat Spesifikasi perangkat keras slave #1 seperti pada tabel Tabel 5-2.

Tabel 5-2. Spesifikasi perangkat keras Slave #1





4 Interface Communication - Serial BUS Max-485

- I2C

5 Sensor type Temperature and Relative Humidity

6 Operation Voltage 5-12 Volt DC

7 Display LCD 8 x 2 dot matrix

Piranti Slave #2 dihubungkan dengan sensor GPS untuk melalukan pengukuran

koordinat posisi berupa latitude dan longitude dan update waktu jam, menit, detik

yang didapat dari clock receiver GPS. Diagram skematik Slave #2 seperti terlihat

pada Gambar 5.4

Gambar 5.4. Diagram perangkat keras Slave #2

Prosesor pada piranti slave #2 disesain menggunakan Microcontroller AVR 8bit ATMega 162 dengan kapasitas flash memory sebesar 8 KB [9]. Mikrokontroler ini memiliki dua antarmuka USART, satu antarmuka terhubung dengan MAX-485 sebagai antarmuka jalur komunikasi utama dan USART lainnya dihubungkan

12

dengan sensor GPS. Piranti ini juga dilengkapi dengan clock crystal 3.6486 MHz. Spesifikasi perangkat keras master seperti terlihat Spesifikasi perangkat keras slave #1 seperti pada tabel Tabel 5-2.

Tabel 5-3. Spesifikasi perangkat keras Slave #2





4 Interface Communication - Serial BUS Max-485

- Serial TTL USART

5 Sensor type Global Position System (GPS)

6 Operation Voltage 5-12 Volt DC

5.1.3 Desain Perangkat Lunak

Perangkat lunak didesain menggunakan menggunakan teknik struktural dimana

program disusun secara logis dengan logika yang efisien, efektif dan sederhana.

Sehingga pemecahan masalah dapat dilakukan secara logis dan sistematis. Program

dikelompokan menjadi dua bagian yang berbeda yaitu: perangkat lunak untuk

piranti Master atau yang untuk selanjutnya disebut perangkat lunak master dan

perangkat lunak Slave yang dibangun untuk piranti Slave.

5.1.3.1 Desain perangkat lunak Master

Perangkat lunak Master memiliki fungsi dan tanggung jawab:

1. Melakukan kontrol dan manajemen sistem komunikasi data;

2. Menampung data sementara dan mengolah data dari slave menjadi bentuk

informasi;

3. Berfungsi sebagai antarmuka sistem dengan pengguna akhir, memberikan

informasi tampilan grafis kepada pengguna.

Master memberikan perintah kepada slave yang dituangkan dalam bentuk pesan

alamat (address). Pesan tersebut di generate pada interval waktu 25 mS

memanfaatkan fungsi interrupt timer tiap satu detik. Sehingga dalam kurun satu

detik Master mampu mengenerate sebanyak 40 pesan. 40 pesan ini sudah cukup

untuk memanajemen tugas yang diberikan kepada master mengingat jumlah node

13

maksimum yang terhubung pada jaringan sebanyak 32 buah (sesuai dengan

spesifikasi teknis standar komunikasi multi point MAX-485). State diagram

perangkat lunak Master seperti terlihat pada Gambar 5.5.

Main Process

Timer

Interrupt

Service

Routine

Interrupt

Service

Routine RXC

Process

Send

Message

Interrupt Uart

Receive

Process

Update

data

display

Timer Counter

SLEEP

Message

Transmite

Gambar 5.5 State diagram perangkat lunak Master

Proses utama pada perangkat lunak slave memanajemen pesan yang digenerate oleh

interrupt timer. ada 40 pesan dalam bentuk bilangan desimal dari 0 s/d 39 yang di-

generate tiap 25mS dalam kurun waktu satu detik. Misalkan pesan satu digunakan

oleh Master untuk memerintahkan Slave melakukan pengukuran secara serentak

(broadcast). Jika slave menerima kode tersebut maka semua lave yang terhubung

pada satu jaringan yang sama akan melakukan pengukuran dan menyimpan hasil

pengukuran pada memori sementara masing-masing piranti. Pesan 10 digunakan

oleh Master untuk memerintahkan slave #1 mengirimkan hasil ukur temperatur &

kelembaban relatif dan pesan 20 digunakan untuk memerintahkan slave #2

mengirimkan posisi koordinat sensor maka ketika masing-masing slave menerima

perintah tersebut akan merespon berupada data yang diminta sesuai dengan alamat

pesan masing-masing yaitu slave #1 merespon pesan 10 dan slave #1 merespon

pesan 20 dan seterusnya. Ketika master poses pada master menghasilkan kode 30

maka kode tersebut untuk dirinya sendiri, melakukan update tampilan hasil ukur

yang telah dikirimkan oleh masing-masing slave pada kode sebelumnya.

14

Metode Multi Processor Communication (MPC) membedakan pesan menjadi dua

bagian yaitu pesan berupa alamat dan pesan berupa data. Skema MPC pada Master

men-generate pesan berupa alamat yang nantinya diterjemahkan oleh slave menjadi

kode perintah. Desain skema diagram proses pengiriman pesan dengan

menggunakan mode MPC seperti terlihat pada gambar Gambar 5.6.

Pengiriman Pesan Pada Master

Se

nd

Da

taM

PC

MB

uffe

r D

ata

UDRE Init

Byte data yg di kirim sudah complete?

Frame data berupa message address?

Set mode MPC Clear mode MPC

- Clear UDRE- Clear Buffer TX data- Set TXD pada posisi IDLE

Y N

YN

- Send Byte Data- Counter Byte data yang sudah dikirim

Return

Gambar 5.6. Proses pengiriman pesan menggunakan MPC pada Master

Sebelum pesan tersebut dikirim Master melakukan proses identifikasi pesan, jika

pesan berupa message address maka bit ke-8 akan diset satu (set mode MPC). Jika

berupa data akan diset 0 (clear mode MPC).

5.1.3.2 Desain perangkat lunak Slave

Perangkat lunak Slave didesain bersifat pasif dalam artian hanya bekerja jika

diperintahkan. Jika tugas yang diberikan telah selesai dikerjakan maka slave berada

pada mode slave. Perangkat lunak slave memiliki fungsi:

1. Melakukan pengukuran dan mengolah data hasil ukur sensor;

2. Menyediakan data hasil ukur yang diperlukan oleh Master.

Slave berinteraksi dengan sensor melalui antarmuka sistem komunikasi yang

disediakan untuk melakukan proses ukur dan mengolah data hasil ukur yang

diterima oleh sensor. Proses ini dilakukan jika terdapat pesan yang diberikan oleh

master berupa pesan alamat yang menyatakan bahwa sensor malakukan pengukuran

15

secara serentak (broadcast). Nilai hasil olah data ini disimpan sementara pada

Random Access Memory slave hingga slave mendapatkan perintah pesan alamat

oleh master untuk mengirimkan data hasil ukur sensor pada selang waktu

berikutnya. Slave berada pada kondisi IDEL dalam posisi SLEEP jika tiap tugas

yang diberikan oleh master telah selesai dikerjakan. State diagram perangkat lunak

Slave seperti terlihat pada Gambar 5.7.

Manipulate

data

Measurement

process

Get Raw

Data

Interrupt

Service

Routine RXC

Process

Send

DataSet to mesure

Set

Command

Interrupt Uart

Receive

Data

Transmite

Censor

SLEEP

Idle

Gambar 5.7. State diagram perangkat lunak Slave

Proses pengiriman data pada slave menggunakan mode clear mode MPC karna

slave hanya mengirimkan data kepada master dan tidak melakukan komunikasi

dengan slave yang lain. Sehingga ketika slave menerima pesan dari master berupa

pesan alamat yang menyatakan Master menginginkan data hasil ukur sensor maka

Slave merespon pesan tersebut dengan data yang telah disediakan pada buffer

penimpanan data sementara slave. Desain skema diagram proses pengiriman data

pada slave seperti terlihat pada Gambar 5.8.

16

Transmite Data Pada Slave

Sen

d D

ata

Buf

fer

Dat

a

N

- Clear UDRE

- Clear Buffer TX data

- Set TXD pada posisi IDLE

UDRE Init

Byte data yg di kirim

sudah complete?

Y

Return

- Clar MPC

- Send Byte Data

- Counter Byte data yang sudah dikirim

Gambar 5.8. Proses pengiriman Data pada Slave

Pada desain ini, tiap piranti memiliki alamat unit yang menyatakan identitas

masing-masing piranti. Tiap Slave mengirimkan data yang dibutuhkan oleh master

sesuai dengan pesan alamat yang diterima. Untuk mengidentifikasi dan menjamin

keabsahan data yang dikirimkan oleh slave maka data dikirim dalam bentuk paket

data menggunakan format frame seperti pada Gambar 5.9 pada lapisan datalink.

Gambar 5.9 Format Frame Data pada Data Link Layer

Keterangan :

Start bit : Awal data Jumlah : Jumlah merupakan panjang payload data (1 byte) Sumber : ID dari sumber data (1 byte) Tujuan : ID dari sumber data (1 byte) Command : Respon data untuk nomor alamat yang diberikan oleh

Master (1 byte) nByte data : Data payload (n byte data) Checksum : Koreksi data error (1 byte) Stop bit : Akhir dari data

Untuk menjamin kebsahan data selama proses transmisi data, pada format frame

disertakan deteksi eror dengan menambahkan satu byte data berupa jumlah

keselurah data (check sum). Jika nilai dari check sum yang disertakan pada format

frame tidak sesuai dengan jumlah check sum yang dihitung oleh Master maka

dianggap terjadi perubahan data selama proses pengiriman sehingga master dapat

meminta kembali frame data yang baru jika diperlukan.

17

5.2 Implementasi Sistem

5.2.1 Prototipe Perangkat Keras

5.2.1.1 Prototipe Perangkat Keras Master

Gambar 5.10 merupakan hasil tampilan prototipe perangkat keras master, untuk

gambar (a) memperlihatkan terminal konektor serial BUS RS-485 sebagai terminal

penghubung antara piranti master dengan piranti slave yang lain ke dalam satu

jaringan yang sama.

Gambar 5.10 Prototipe perangkat keras Master (a) tampak Samping, (b) tampak atas

Bagian (b) merupakan tampilan atas prototipe Master yang memperlihatkan

tampilan grafis LCD 128x64 dot Matrix baris pojok kanan atas menampilkan waktu

yang diterima dari sensor GPS dengan format hh:mm:ss yang diperbaharui tiap satu

detik. Baris kedua menampilkan Judul Penelitian. Baris ketiga menampilkan hasil

ukur Slave #1 yang terhubung dengan sensor RHT, bagian kanan dengan simbol T

memperlihatkan hasil ukur sensor temperatur dua digit. Sisi kiri menampilkan

kelembaban relatif sensor dalam % Baris ke empat dan lima pada layar LCD

menampilkan posisi koordinat GPS berturut-turut posisi latitude dan longitude.

5.2.1.2 Prototipe perangkat keras Slave

Prototipe perangkat keras Slave #1 merupakan prototipe yang terhubung dengan

sensor RHT. Sesuai dengan desain pada Gambar 5.3, prototipe ini dilengkapi

dengan LCD 2x8 dot matrix untuk menampilkan hasi ukur temperatur dan

kelembaban relatif sensor. Hasil tampilan prototipe seperti terlihat pada Gambar

5.11.

18

Gambar 5.11. Prototipe perangkat keras Slave #1 (a) tampak Samping, (b) tampak atas

Gambar bagian (a) merupakan tampak atas, memperlihatkan terminal konektor

serial BUS RS-485 sebagai media penghubung piranti slave #1 ke dalam jaringan

komunikasi. Bagian (b) dengan tanda lingkaran merah merupakan sensor RHT yang

dihubungkan ke piranti slave #1 menggunakan media kabel dengan antarmuka

komunikasi stander I2C. Display pada baris pertama dengan simbol T

memperlihatkan hasil pengukuran sensor temeratur dengan nilai ukur 30.7 °C dan

baris ke dua dengan simbul RH menunjukan nilai ukur kelembaban relatif sebesar

65.4%.

Gambar 5.12 merupakan prototipe perangkat keras Slave #2 yang terhubung

dengan sensor GPS menggunakan media kabel dengan antarmuka komunikasi

serial TTL USART.

Gambar 5.12. Prototipe perangkat keras Slave #2 (a) tampak Samping, (b) tampak atas

Gambar bagian (a) merupakan tampak atas, memperlihatkan terminal konektor

serial BUS RS-485 sebagai media penghubung piranti slave #1 ke dalam jaringan

komunikasi. Bagian (b) dengan tanda lingkaran merah merupakan GPS receiver

yang menerima data koordinat posisi dari satelite GPS.

19

5.2.2 Implementasi Perangkat Lunak

5.2.2.1 Perangkat lunak Master

Perangkat lunak master memiliki tugas dalam memanajemen sistem komunikasi.

Prosedur transmisi data dilakukan terskedul, dikendalikan menggunakan timer

yang menghasilkan interrupt dalam kurun waktu 25mS selama satu detik. Sehingga

dalam periode waktu satu detik Master mampu menghasilkan perintah sebanyak 40

kali dalam satu detik untuk manajemen sistem komunikasi. Interrupt timer yang

tepat dihasilkan dengan mengunakan Clear Timer on Compare Match (CTC) yang

merupakan fitur bawaan dari Microcontroller. Interrupt dihasilkan dengan

membandingkan set nilai pada Output Compare Register (OCR) dengan

Timer/Counter (TCNT).

Pada desain model penelitian ini piranti Master memiliki clock cristal oscilator

7.372800 MHz dengan nilai timer prescaler diset pada nilai 1024. Nilai OCR

didapat dengan melakukan perhitungan menggunakan persamaan berikut.

𝑂𝐶𝑅𝑛 = (𝑇𝑖𝑚𝑒_𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 ∗ 𝑓𝑜𝑐

𝑁) − 1 ……………………………………………ii

𝑂𝐶𝑅𝑛 = (0.025 𝑆∗ 7372800 𝐻𝑧

1024) − 1

𝑂𝐶𝑅𝑛 = 179 . Implementasi pada perangkat lunak seperti pada list code program berikut.

Gambar 5.13. List code program untuk menghasilkan interrupt 25mS

Setiap selang waktu 25S interrupt register timer memberikan flag interrupt kepada

microcontroller. Microcontroller menjalankan tugas yang ada pada porgram utama

misalkan pada waktu tersebut tugas yang harus dijalankan adalah mengambil data

hasil ukur sensor pada piranti Slave.

20

Mode PMC pada perangkat lunak yang didesain pada piranti master untuk

mengirimkan pesan alamat kepada Slave memungkinkan untuk untuk menyaring

tiap paket yang lewat pada jalur transmisi. Sehingga hanya paket yang berupa pesan

alamat saja yang akan di periksa sehingga mengurangi beban kerja prosesor.

Implementasi inisialisasi penggunaan Mode MPC seperti pada list kode Gambar 5.14.

Gambar 5.14. Inisialisasi mode MPC 9 bit

Sebelum paket tersebut dikirim, Master terlebih dahulu akan menandai paket

tersebut dengan melakukan set nilai bit 9 pada paket tersebut. Jika paket berupa

pesan alamat maka nilai bit 9 akan diset 1 dan jika berupa data diset 0. List kode

program seperti pada Gambar 5.15.

Gambar 5.15. Code program set nilai MPC bit 9

Ketika slave mendeteksi adanya paket data yang lewat pada jalur komunikasi maka

slave hany perlu medeteksi satu bit pada akhir bit paket tersebut. Jika nilai register

pada bit tersebut bernilai satu maka paket tersebut berupa pesan alamat dan di

inspeksi lebih dalam lagi, jika tidak maka paket tersebut diabaikan.

5.2.2.2 Implementasi perangkat lunak slave

Prangkat lunak pada piranti Slave memiliki tugas menyediakan data hasil ukur

sensor untuk selanjutnya ditransmisikan ke piranti master jika terdapat pesan alamat

yang menyatakan Master meminta data hasil ukur. Seperti yang sudah dijelaskan

pada sub bab sebelumnya Slave mendeteksi nilai bit register pada bit terakhit paket

tersebut. Jika bit tersebut menyatakan pesan pesan alamat atau bernilai satu pada

bit kesembilan maka slave akan memeriksa isi paket tersebut apakah paket tersebut

ditujukan untuk dirinya sendiri. Jika iya maka Slave akan merespon pesan tersebut

sesuai dengan arti perintah pada pesan tersebut. Jika tidak maka Slave akan

21

mengabaikan pesan tersebut. Skema diagram proses penerimaan dan ispeksi paket

oleh Slave seperti terlihat pada Gambar 5.16.

ISR RXC pada Slave

Pro

ce

ss

Bu

ffe

r D

ata

Back ground

ISR_RXCE

Buffer stream data dari UDR

Apakah paket berupa message?

Apakah message sesuai dg alamat slave?

Proses

Return

N

Y

Y

N

Gambar 5.16. Proses penerimaan paket dari Master

Dari skema diatas dapat dilihat bahwa paket data tersebut akan diproses jika dan

hanya jika paket tersebut berupa pesan dan sesuai dengan alamat pada Slave yang

bersangkutan.

Selain proses pananganan komunikasi, Slave juga melakukan tugas pengukuran

sensor dan menyediakan data hasil sensor untuk selanjutnya ditransmisikan ke

piranti master melaui saluran komunikasi RS-485. Berikut merupakan salah satu

contoh proses penanganan data pada Slave #2 yang terhubung dengan sensor GPS.

Piranti Slave#2 menerima data titik koordinat dalam bentuk ASCII karakter

menggunakan standar protokol NMEA 1083 seperti yang terlihat pada Gambar

5.17.

22

Gambar 5.17. Capture Data Modul GPS Receiver

Hasil dump data menunjukan sekian banyak data yang diterima dalam selang waktu

satu detik. Sehingga perangkat lunak slave harus mampu memilah data yang

digunakan sesuai dengan kebutuhannya. Misalkan pada kasus ini kita akan

menggunakan data $GPGGA-Global Positioning System Fixed Data [10] untuk

menentukan waktu, dan posisi latitude dan longitude dari sensor. Microcontroller

memfilter semua blok data dan hanya melewatkan data dengan format $GPGGA

untuk selanjutnya akan diproses.

Misal pada Gambar 5.17, GPS Receiver menerima data $GPGGA dengan nilai

$GPGGA,040340.000,0840.9055,S,11513.475,E,1,11,1.0,35.4,M,20.0,M,,0000*7

6, sesuai dengan protokol NMEA 0813 format data dapat dilihat pada Tabel 5-4.

Tabel 5-4. GGA data format

Nama Contoh Data Unit Keterangan Message ID $GPGGA GGA header protokol UTC Time 040340.000 HHMMSS.SSS Latitude 0840.9055 Ddmm.mmmm N/S Indicator S N=north or S=south Longitude 11513.4751 dddmm.mmmm E/W Indicator E E=east or W=west Position Fix Indicator 1 Lihat table 2. Satellites Used 11 Range 0 to 12 HDOP 1.0 Horizontal Dilution of

Precision MSL Altitude 35.4 Meters Units M Meters Geoid Separation 20.0 Meters Units M Meters Age of Diff. Corr Diff. Ref. Station ID Checksum 76 Nilai checksum

23

Tabel 5-5. Posisi fix indicator

Nilai Penjelasan 0 GPS fix, tidak tersedia atau tidak valid 1 GPS Mode SPS, fix valid 2 Differential GPS, Mode SPS, fix valid

3-5 Tidak support

Data yang diterima dari sensor GPS receiver agar data tersebut dapat digunakan

untuk menentukan posisi koordinat misal untuk support maps google API’s, data

tersebut harus di koneversi terlebih dahulu kedalam bentuk nilai desimal.

𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙 = 𝐷𝑒𝑗𝑎𝑡 + (𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡/60) …………………………………….i

Contoh untuk nilai latitude, menggunakan persamaan i

𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙 = 08 + (40.9055

60) = 8.6818

Jadi posisi latitude 08.6818 Bujur Selatan

Contoh untuk nilai langitude, menggunakan persamaan i

𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑚𝑎𝑙 = 115 + (13.4751

60) = 115.2246

Jadi posisi latitude 115.2246 Bujur Timur

Hasil olah data inilah yang dikirimkan oleh piranti Slave ke piranti Master

menggunakan format frame protokol seperti pada Gambar 5.9 Format Frame Data

pada Data Link Layer.

5.3 Hasil

Hasil implementasi perangakat keras dan perangkat lunak pada piranti Master

seperti pada Gambar 5.18. Gambar 5.18 (a) merupakan kondisi awal ketika Piranti

Master diaktifkan. Pada kondisi ini, piranti Slave yang terhubung dengan piranti

Master belum mengirimkan hasil pengukuran sensor. Sehingga pada monitor LCD

Grafik masih menunjukan nilai 00:00:00 untuk waktu pengukuran pada GPS, nilai

temperatur dan kelembaban udara masing-masing 00.0°C dan 00.0% untuk sensor

RHT dan titik koordinat GPS latitud dan longitude menunjukan nilai dd.mmm dan

dd.mmmm.

24

Gambar 5.18. Hasil Uji Implementasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak Piranti Master (a) kondisi awal, (b) Setelah data masuk.

Gambar 5.18 (b) menunjukan kondisi setelah piranti Slave yang terhubung dengan

piranti Master melalui saluran komunikasi BUS mengirimkan nilai hasil ukur

masing-masing sensor menggunakan format frame data yang disepakati (lihat

kembali Gambar 5.9 Format Frame Data pada Data Link Layer).

Error! Reference source not found.Gambar 5.19 merupakan hasil implementasi

perangkat keras dan perangkat lunak pada piranti Slave #1. Gambar 5.19 (a)

menunjukan perubahan nilai hasil pengukuran temperatur dan kelembaban

lingkungan. Pada baris pertama tampilan LCD dot matrix menunjukan perubahan

nilai temperatur lingkungan dengan sensitifitas perubahan nilai ukur 0.1 °C dan

pada baris kedua menampilkan perubahan nilai ukur kelembaban lingkungan

dengan sensitifitas perubahan nilai 0.1%.

Gambar 5.19. Hasil Uji Perangkat Keras dan Perangkat Lunak Pada Slave #1 (a) hasil pengukuran sensor RHT menunjukan perubahan nilai ukur, (b) data dump serial line RHT.

25

Gambar 5.19 (b) menunjukan hasil data dump serial line jalur komunikasi BUS.

Pada gambar tersebut terlihat respon dari piranti Slave #1 terhadap perintah pesan

alamat dengan nilai 10(d) (dalam nilai desimal) atau 0x0A(h) (dalam nilai hexa)

menggunakan format frame data seperti pada Gambar 5.9.

Gambar 5.19 (b) pada blok atas memperlihatkan nilai data dump serial line

menggunakan format hexa desimal. Pada format tersebut memperlihatkan nilai

32.1,65.7 angka ini menunjukan nilai pengukuran 32.1°C untuk temperatur

lingkungan dengan nilai kelembaban relatif 65.7%. Blok kedua Gambar 5.19 (b)

memperlihatkan nilai hasil pengukuran piranti Slave #2 menggunakan format hexa

desimal.

Gambar 5.20 merupakan hasil implementasi perangkat keras dan perangkat lunak

pada piranti #2. Piranti ini tidak dilengkapi grafik LCD sehingga jika user ingin

melihat hasil pengukuran sensor dapat memantau melalui data dump serial line

seperti terlihat pada gambar Gambar 5.20 (b).

Gambar 5.20. Implementasi Perangkat Keras dan Perangkat Lunak Piranti Slave #2 (a) piranti Slave #2 (b) data dump serial line GPS.

Gambar 5.20 (b) bagian bblok atas menunjukan nilai hasil pengukuran sensor GPS

menggunakan format $GPGGA (lihat kembali penjelasan pada Tabel 5-4. GGA

data format) yang sudah difilter sesuai dengan kebutuhan sistem. Pada blok tersebut

terlihat nilai 154759,08.6817,115.2245 yang mengandung makna, waktu

pengukuran dilakukan pada pukul 15 waktu setempat, menit ke 47 pada detik ke

26

59. Titik koordinat pengukuran menunjukan posisi latitude -08.6817 dan longitude

115.2245 sesuai dengan Format Frame Data pada Data Link Layer Gambar 5.9.

Gambar 5.21. Hasil Posisi Koordinat Pengukuran Menggunakan Bantuan Google Maps

Titik koordinat latitude dan longitude hasil pengukuran pada Piranti Slave #2 jika

diinputkan menggunakan bantuan Google Maps API’S pada halaman website

https://www.google.co.id/maps akan ditampilkan lokasi pengukuran berupa peta

digital seperti terlihat pada Gambar 5.21.

Hasil integrasi sistem komunikasi data Piranti Master, Piranti Slave #1 dan Slave

#2 seperti terlihat pada Gambar 5.22. Hasil integrasi sistem telah sesuai dengan

desain perangkat keras dan perangkat lunak pada point 4.2. Dimana sistem telah

mampu menampilkan hasil pengukuran dengan perubahan data hasil ukur sensor

dengan durasi waktu satu detik.

Gambar 5.22. Hasil Integrasi Sistem Komunikasi data mode MPC

https://www.google.co.id/maps

27

Hasil pengujian mode Multi Processor Communication (MPC) sebagai berikut.

Pada mode MPC format data serial menggunakan pengaturan 9 bit data dimana data

terakhir pada register data bit 8 (dari bit 0 s/d bit 8) mengindikasikan bahwa frame

tersebut berupa data atau berupa alamat perintah seperti yang telah dijelaskan pada

point 2.3, list kode program untuk setup register tersebut seperti pada Gambar 5.23

.

Gambar 5.23. List Kode Program Pengaturan Mode MPC berupa Frame Data atau Alamat

Baris pertama kode program menunjukan bahwa frame yang dikirimkan Piranti

Master melalui BUS serial line berupa alamat dimana pada register UCSRB untuk

bit 8 (bit terakhir mode 9 bit, dari 0 s/d 8) diset dengan nilai 1. Baris kedua kode

program merupakan frame berupa data dimana pada format ini, nilai register

UCSRB untuk bit register TX8B diset dengan nilai 0.

Gambar 5.24. Hasil Uji mode MPC (a) List kode fungsi untuk mengirim data, (b) hasil data dump serial line

Gambar 5.24 (a) merupakan list kode perangkat lunak Master mengirimkan format

berupa data dengan kode perintah 1 bermakna semua Piranti Slave yang terhubung

pada jaringan komunikasi BUS melakukan pengukuran tiap sensor secara serentak.

Kode perintah 10 bermakna Slave #1 mengirimkan data hasil pengukuran sensor

setelah menerima kode perintah ini dan nilai 20 bermakna Slave #2 mengirimkan

data hasil pengukuran setelah menerima kode perintah ini. Pada masing-masing

28

Slave dialokasikan 10 kode untuk keperluan yang lain. Hasil pengujian menunjukan

bahwa tidak ada satu slave pun yang merespon kode perintah ini, hal ini

dikarenakan perintah yang dikirimkan oleh Piranti Master berupa data bukan alamat

perintah sehingga semua Piranti Slave mengabaikan format data tersebut seperti

terlihat pada Gambar 5.24 (b).

Slave hanya merespon perintah yang diberikan oleh master jika kode format

perintah tersebut berupa alamat atau dengan kata lain jika nilai register UCSRB

untuk bit register TX8B bernilai 1.

Gambar 5.25. Hasil Uji mode MPC (a) List kode fungsi untuk mengirim format alamat, (b) hasil data dump serial line

Gambar 5.24 (a) merupakan list kode perangkat lunak Master mengirimkan format

alamt. Gambar 5.24 (b) menunjukan nilai 01(H) atau 1 dalam desimal yang yang

diartikan Piranti Master memerintahkan seluruh Piranti Slave untuk melakukan

pengukuran sensor secara serantak. Perintah ini tidak memerlukan respon sehingga

Slave tidak mengirimkan respon terhadap perintah tersebut tetapi langsung

mangeksekusi perintah yang diberikan. Nilai berikutnya adalah 0A(H) atau 10 dalam

desimal, yang diartikan Master meminta Slave #1 mengirimkan nilai hasil

pengukuran yang telah dilakukan pada kode perintah 01. Format pesan ini

memerlukan respon berupa data dari Slave sehingga pada pada dump serial line

terlihat respon yang diberikan oleh slave berupa frame byte FFFE-0E-01-0A-0A-

33-32-2E-31-2c-36-2E-37-E3-FF-0D sesuai dengan frame data protokol yang telah

disepakati (menggunakan format hexa desimal). Nilai yang dicetak tebal

29

merupakan data hasil pengukuran sensor, yang jika di terjemahkan menggunakan

format ASCII Karter bernilai 32.1,65.7 seperti yang telah dijelaskan pada Gambar

5.19 (b). dan kode perintah 0A(H) atau 20 dalam nilai desimal memerintahkan Slave

#2 untuk mengirimkan nilai hasil ukur sensor titik koordinat GPS seperti

menggunakan format protokol seperti pada Slave #1. Hasil penujian menunjukan

bahwa sistem berjalan sesuai dengan desain yang dirancang diman tidak terdapat

error yang terjadi selama proses pengiriman data.

Format frame protokol dilengkapi fungsi error checking untuk mengantisipasi

terjadinya data error ketika sistem bekerja. Cek data error menggunakan metode

check sum 8 bit. Dimana tiap data dalam format frame tersebut diakumulasikan dan

dimodule 256 untuk mendapatkan hasil akhir 8 bit. Nilai check sum ini disertakan

pada byte terakhir format frame data. Hasil uji validasi data respon yang diberikan

oleh Slave seperti terlihat pada Gambar 5.26.

Gambar 5.26. Hasil Uji Cehcking Error

Hasil ini disimulasikan dengan mengirimkan perhitungan nilai check sum yang

salah pada format frame fata yang dikirimkan oleh Slave #1. Slave #1 menyertakan

hasil perhitungan check sum bernilai CD(H) dalam hexa desimal atau 205 dalam

desimal. Ketika master menerima format data tersebut Master akan memeriksa

paket data dan menghitung ulang nilai check sum dimulai dari jumlah data sampai

nilai data terakhir. Dalam hasil perhitungan ini Master mendapatkan nilai hasil

perhitungan sebesar 204. Nilai check sum yang disertakan pada format frame data

30

respon dari Slave #1 tidak sesuai dengan hasil perhitungan check sum yang

dilakukan oleh Master. Hal ini mengindikasikan telah terjadi perubahan data selama

proses pengiriman data sehingga master memberikan respon kode check sum RHT

err.

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Simpulan

Integrasi sistem komunikasi sensor jamak menggunakan mode Multi Processor

Communication (MPC) berbasiskan Mikrokontroler pada serial komunikasi RS-

485 telah berjalan sesuai dengan desain yang dilakukan. Multi Processor

Communication Mode (MPCM) mampu mengurangi inspeksi tiap paket frame yang

lewat pada jaringan komunikasi, dengan melihat nilai register UCSRB pada bit

register TXB8 sehingga dapat mengurangi kinerja beban prosesor.

6.2 Saran.

Pengembangan sistem jaringan komunikasi untuk sistem-sistem yang dapat

terprediksi (predictable) baik berupa data maupun sistem pewaktu akan lebih baik

jika menggunakan sistem terskedul (scheduler).

31

Daftar Pustaka

[1] Salam, A, Mukhidin & Sucita T 2012, Rancang Bangun Sistem Jaringan Multidrop Menggunakan RS-485 Pada Aplikasi Pengontrolan Alat Penerangan Kamar hotel , hh.1-11, dilihat 10 Frebruari 2015, <http://jurnal.upi.edu/file/01_ABDUS_SALA_hal.1-11__.pdf>

[2] Wibawa, K S, Pharmasetiawan, B, Dairi, H, Mutijarsa, K, & Cahyono, B 2013, ‘Studi Banding Jaringan Teknologi Informasi dan Komunikasi On-line Transformer Monitoring System CBM P3B-JB, EII-forum, Bandung

[3] Tiyono, A, Sudjadi & Setiawan, I 2011, ‘Sistem Telekontrol SCADA Dengan Fungsi Dasar Modbus Menggunakan Mikrokontroler AT89S51 dan Komunikasi Serial RS485’, diakses 10 Frebruari 2015, <http://eprints.undip.ac.id/25348/1/ML2F001573.pdf>

[4] MAXIM. (2010) RELIABILITY REPORT FOR MAX3082CPA+ PLASTIC ENCAPSULATED DEVICES. Test Report .

[5] HANTO, A & Prawito 2012, ‘Sistem Komunikasi Sensor Jamak dengan Serial Rs 485 ‘, diakses 10 Frebruari 2015, <www.fisika.lipi.go.id/in/?q=download/file/fid/487>

[6] MAXIM 2003, Low-Power, Slew-Rate-Limited RS-485/RS-422 Transceivers, USA

[7] ATMEL Corporation 2009, 8-bit Microcontroller with 32K Bytes In-System Programmable Flash ATMega 32, Data sheet, USA



[10] Global Sat n.d., GPS Engine Board: ER-411, Data sheet, Ver.1.3.1, Taiwan

32

Lampiran 1. Personalia tenaga peneliti

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap (dengan gelar) Kadek Suar Wibawa, S.ST., M.T.

2 Jenis Kelamin Laki-laki (L)

3 Jabatan Fungsional Staf Pengajar 4 NIP/NIK/No. identitas lainnya 5108071608830003 5 NUPN 9908419827 6 Tempat dan Tanggal Lahir Sangsit, 16 Agustus 1983. 8 Nomor Telepon HP 081802044855

9 Alamat Kantor Kampus Bukit Jimbaran, Jurusan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Udayana

10 Nomor Telepon/Fax (0361)703315 11 Alamat e-mail [email protected]/[email protected] 12 Lulusan yg telah dihasilkan -

13 Mata Kuliah yang diampu

Jaringan Komputer dan Komunikasi Isu dan Prinsif Proteksi TI IT Forensik Manajemen dan Implementasi Proteksi TI Statistik dan Riset TI Bahasa Pemrograman Pra Projek Tugas Akhir Tugas Akhir Penulisan Ilmuah

B. Riwayat Pendidikan

S1/D4 S2 S3

Nama Perguruan Tinggi Institut Teknologi Bandung Institut Teknologi Bandung Bidang Ilmu Teknik Elekto bidang Otomasi

Industri

Teknologi Informatika bidang

Teknologi Informasi

Tahun Masuk - Lulus 2007 – 2009 2011 - 2013 Judul Skripsi/

Tesis/Disertasi Implementasi Sistem komunikasi Nirkabel Untuk Pengendalian Robot Tank

Perancangan dan Implementasi Sistem Komunikasi Data On-line Transformer Monitoring System di Gardu Induk (GI).

Nama Pembim- bing/ Promotor

Ir. Yudi Satria Gondokaryono,

M.Sc., Ph.D

Dr. Ir. Bambang Pharmasetiawan,

MSEE

Dr. Kusprasapta Mutijarsa, ST., MT .

33

C. Pengalaman Penelitian (Bukan Skripsi, Tesis, Maupun Disertasi)

No Tahun Judul Penelitian Pendanaan

Sumber Jumlah (Rp) 1 2014 Anggot Peneliti Hibah Penelitian Dosen Muda,

Judul: Rancangan dan Implementasi Sistem

Monitoring Temperatur dan Kelembaban

Udara Menggunakan Mikrokontroler, GPS dan

GPRS Berbasiskan Web.

DIPA UNUD

Tahun 2014

2 2015 Hibah Penelitian Dosen Muda, Judul: Sistem

Komunikasi Sensor Jamak Berbasiskan

Mikrokontroler Menggunakan Serial Rs-485

Mode Multi Processor Communication (MPC)

DIPA UNUD

Tahun 2015

10 Juta

D. Pengalaman Pengabdian Kepada Masyarakat (bukan skripsi, tesis,

maupun disertasi)

No Tahun Judul Penelitian Pendanaan

Sumber Jumlah (Rp) 1 2015 Anggota Pengabdian Pada Masyarakat

Judul: Karya Inovasi Alat Peraga Berupa

Media Pembelajaran Budi Pekerti

Berbasis Cerita Rakyat Bali.

E. Pengalaman Penulisan Artikel Ilmiah Dalam Jurnal

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar

dan dapat dipertanggung jawabkan secara hukum. Dan apabila dikemudian hari

ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima

resikonya.

Bukit Jimbaran, 30 Oktober 2015 Hormat Saya,

(Kadek Suar Wibawa, S.ST., M.T.) NUPN. 9908419827

sistem komunikasi modul sensor jamak berbasiskan

Documents