Komunikasi Serial dan Port Serial [COM] Suyadi L200100015, Teknik Informatika UMS 2 April 2012 1 Komunikasi Serial Komunikasi serial ialah pengiriman data secara serial [data dikirim satu persatu secara berurutan], sehingga komunikasi serial lebih lambat daripada komunikasi paralel. Komunikasi Serial dapat digunakan untuk menggantikan Komunikasi Parallel jalur data 8-bit dengan baik. Tidak saja memakan biaya yang lebih murah, namun dapat digunakan untuk menghubungkan dua peralatan yang sangat jauh. Misalnya menumpang pada kabel telpon. Agar komunikasi serial dapat bekerja dengan baik, data byte harus diubah ke dalam bit-bit serial menggunakan peralatan yang disebut shift register parallel-in serial-out, kemudian data dikirimkan hanya dengan satu jalur data saja. Hal yang serupa dikerjakan pada penerima, dimana penerima harus mengubah bit-bit serial yang diterimanya menjadi data byte yang persis seperti data semula pada pengirim, dengan menggunakan shift register serial-in parallel-out. Tentu saja jika data serial tersebut dikirim menumpang jalur telpon, maka dibutuhkan peralatan pengubah status digital 0s atau 1s menjadi sinyal suara audio. Peralatan seperti ini kemudian disebut modem [modulator/demudulator]. Modulator sebagai pengubah sinyal digital menjadi sinyal audio, sebaliknya Demodulator adalah sebagai mengubah kembali sinyal audio menjadi sinyal digital. Pada jarak yang sangat dekat, kita dapat menggunakan komunikasi serial sederhana dan tidak perlu modulasi. Seperti yang dapat kita lihat pada hubungan komputer kita dengan keyboard atau mouse. 1.1 Komunikasi Serial Synchronous dan Asynchronous Komunikasi data serial mengenal dua buah metode, yaitu synchronous dan asynchronous. Metode sychronous mengirimkan datanya beberapa byte atau karakter [atau disebut blok data atau frame] sebelum meminta konfirmasi apakah data sudah diterima dengan baik atau tidak. Sementara metode asynchronous data dikirim satu byte setiap pengiriman. Biasanya tidak dibutuhkan konfirmasi menerimaan data. Dari kedua jenis metode tersebut dapat dipilih dan dilakukan lewat program. Tentu saja dibutuhkan program yang baik dan teliti untuk melakukannya. Namun dewasa ini proses pengiriman data serial tersebut sudah dilakukan oleh sebuah chip tersendiri [Hardware]. Salah satu chip disebut UART [Universal Asynchronous Reciever Transmiter] dan satunya lagi disebut USART [Universal Synchronous Asynchronous Reciever Transmiter]. Dalam protokol berbeda, sychronous memerlukan sinyal tambahan yang digunakan untuk men-sychron-isasi setiap denyut dari proses transfer. 1
Gambar 1: Sinyal Transmisi Sinkron Komunikasi data serial Asynchronous sekarang sudah digunakan demikian luas untuk transmisi yang berorientasi karakter, sementara metode Synchronous digunakan untuk transmisi yang berorientasi blok. Pada mode Asynchronous, setiap karakter ditempatkan berada diantara bit start dan bit stop. Bit start selalu satu bit, tapi stop bit bisa satu bit atau dua bit. Start bit selalu 0 [low] dan stop bit selalu 1 [high]. Contohnya, pada gambar 2 di mana karakter A [01000001 biner] dibingkai [dikurung] oleh start bit dan satu stop bit. Gambar 2: Pembingkaian Karakter ASCII A [41h] Pada komunikasi serial Asynchronous, peralatan dan modem dapat diprogram untuk menggunakan lebar data 7 atau 8-bit. Tentu saja ditambah dengan Stop bit. Dahulu, system karakter ASCII masih terbatas pada data 7-bit, namun sekarang ASCII extended sudah lazim menggunakan lebar data 8-bit. Pada peralatan kuno, dengan komponen-komponen yang lambat pula, dibutuhkan stop bit yang agak panjang, hal ini dimaksudkan untuk memeberi kesempatan peralatan untuk menangani data yang telah diterimanya, dan untuk mempersiapkan diri untuk menerima byte berikutnya. Namun sekarang modem PC kita dewasa ini biasanya hanya menggunakan satu bit stop. Jika kita hitung, dengan menggunakan satu bit stop total kita memiliki 10-bit untuk setiap karakter 8-bit. Dengan kata lain setiap karakter 8-bit dikirim bersama-sama start dan stop bit sehingga total menjadi 10-bit, yang artinya ada proses transfer lebih panjang 20% setiap karakternya. 2
Pada system yang sangat mementingkan integritas data yang disimpan, maka ditambahkanlah bit paritas kepada bingkai data tersebut. Maksudnya untuk setiap karakter 8-bit kita masih menambahkan bit paritas disamping bit start dan bit stop. Sehingga total adalah 11-bit. Adapun bit paritas adalah bit yang menunjukkan bahwa data yang dimaksud adalah memiliki jumlah bit 1s [high] ganjil atau genap. Bit paritas adalah bit di luar data yang bersangkutan atau merupakan tambahan. Chip UART khusus biasanya sudah dilengkapi dengan keperluan paritas tersebut secara hardware. Bahkan ada beberapa pilihan untuk penanganan paritas ini, misalnya odd-, even- dan no-parity. 1.2 Data Transfer Rate Kecepatan tranfer data pada komunikasi data serial diukur dalam satuan BPS [bits persecond]. Sebutan terkenal lainnya adalah baud rate. Namun Baud dan bps tidak serta merta adalah sama. Hal ini mengacu kepada fakta bahwa baud rate adalah terminology modem dan diartikan sebagai perubahan signal dalam satuan bit signal setiap detik. Sedang data tranfer rate penamaannya mengacu pada jumlah bit dari byte data yang ditransfer setiap detik. Sementara itu kecepatan transfer data [data transfer rate] pada komputer tergantung pada jenis komunikasi yang diberlakukan atasnya. Seperti contoh, komputer PC-IBM model kuno dapat mentransfer data mulai dari 100 s/d 9600 bps. Namun pada saat sekarang kecepatan komunikasi serial menjadi sangat pesat. 56.000 bps kemudian menjadi standar kecepatan pada modem. Namun para perancang komputer sepakat untuk membatasi kecepatan pada komunikasi serial Asynchronous hanya setinggi 100.000 bps. Untuk kecepatan yang lebih tinggi mode Synchronous kemudian menjadi pilihan. 2 Port Serial Komputer PC-IBM dan sejenisnya yang berbasis mikro prosesor x86 [8086, 186, 286, 386, 486, dan pentium] memiliki dua buah [setidaknya satu] port COM. Kedua port COM memiliki konektor standar RS232. Terminal atau konektor yang digunakan untuk mengkonversi level tegangan biasa disebut DB9. Port-port COM tersebut diberi nama dengan COM1 dancom2. Biasanya port COM ini sekarang digunakan untuk modem [modem sekarang juga sudah banyak menggunakan USB]. 2.1 Standar RS232 Untuk mendapatkan keserba-cocokan [compatibility] dari beberapa peralatan komunikasi data dari berbagai pabrik, diciptakanlah standar antar-muka [interfacing] yang dinamakan RS232. Standar ini dipublikasikan oleh EIA [Electronics Industries Association] pada 1960. Pada 1963 standar tersebut dimodifikasi dengan nama RS232A. RS232B dan RS232C ditetapkan pada tahun masing-masing 1965 dan 1969. Pada buku ini kita akan mengacu pada standar RS232 paling dasar. Sekarang Standar RS232 masih menjadi standar dunia mengenai standar antar-muka I/O komunikasi serial. Bahkan standar ini masih dipakai dan digunakan pada komputer PC kita. Pada RS232, 1s [high] direpresentasikan dengan tegangan -3 s/d -25V, dan 0s [low] direpresentasikan sebagai +3 s/d +25V. Sedang diantara -3 dan +3V dianggap sebagai status mengambang dan tidak dianggap. 3
Walaupun RS232 sudah mulai ditinggalkan, kita masih bisa berbangga bahwa standar ini masih dijadikan standar dasar bagi standar-standar yang lebih maju, misalnya USB, SATA, Packet Data dll. Sehingga sangat bermanfaat mempelajari standar RS232 ini sebelum mempelajari standar yang lainnya. 2.2 Prinsip Kerja Port Serial Perangkat yang menggunakan kabel serial untuk komunikasinya dibagi ke dalam dua kategori. Yaitu DCE [Data Communications Equipment] dan DTE [Data Terminal Equipment]. Data Communications Equipment adalah perangkat seperti modem, TA adapter, plotter dan lain-lain, sedangkan Data Terminal Equipment adalah Computer anda atau Terminal. Untuk menjamin terjadinya sebuah transfer data yang cepat dan Realible antara 2 peralatan, lalu lintas data harus dikoordinasi dengan baik. Tidak seperti printer yang selalu mencetak setiap karakter yang diterimanya. Namun dalam komunikasi serial, bisa saja peralatan tidak memiliki lagi tampungan data yang diterimanya. Sehingga dia harus memberitahukan PC untuk tidak lagi mengirim data. Hingga modem selesai mengerjakan semua tugasnya. Dan kembali memberitahukan PC untuk kembali mengirim data berikutnya setelah modem siap. Gambar 3: Konektor Serial RS232 DB-9 1. DTR [Data Terminal Ready] Saat Komputer kita pertama dinyalakan dan Operating System-nya telah siap untuk melakukan tugasnya, di kemudian mengirimkan sinyal DTR untuk memberitahukan pada peralatan yang mungkin terhubung dengannya [misalnya modem], bahwa komputer telah siap berkomunikasi. Jika terjadi masalah dengan port COM, maka sinyal ini tidak diaktifkan. Sinyal ini adalah aktif rendah. 2. DSR [Data Set Ready] Seperti juga Komputer dengan DTR-nya, saat modem pertama dihidupkan, dan siap berkomunikasi dia akan menyalakan DSR ini menuju ke komputer. 4
Sehingga komputer dapat segera tahu bahwa saat itu ada modem yang terhubung dan siap untuk digunakan. Ini adalah sinyal dari modem ke PC, dan berjenis aktif low. Sinyal ini tidak akan dikeluarkan modem, jika modem dalam masalah atau rusak. 3. RTS [Request To Send] Saat Komputer kita hendak mengirimkan data kepada device seperti modem, maka komputer akan mengirimkan RTS ini menuju modem terlebih dahulu. Hal tersebut agar modem tahu, bahwa akan ada pengiriman data dari komputer kepadanya, dan modem segera bersiap-siap untuk menerima data. RTS adalah sinyal aktif low dari komputer ke device seperti modem. 4. CTS [Clear To Send] Dalam merespon RTS, ini modem menyalakan sinyal CTS. Ceritanya begini.. Saat komputer mengirimkan RTS, maka modem bersiap-siap untuk menerima data, dan jika ruang untuk menerima data tersebut sudah ada dan cukup, baru sinyal tersebut dikirimkan pada Komputer untuk segera mengirimkan datanya. Ingat untuk flowkontrol Hardware, maka komputer tidak akan mengirimkan datanya jika belum ada sinyal dari modem ini. 5. DCD [Data Carrier Detect] Ini adalah sinyal yang dikeluarkan oleh modem kepada PC, untuk menginformasikan PC bahwa modem mendeteksi adanya carrier yang valid dan adanya kontak / hubungan dengan modem lain nun jauh di sana. [Biasanya sinyal ini diberikan setelah komunikasi dengan modem lain tersambung]. 6. RI [Ring Indikator] Sinyal ini diberikan oleh modem kepada komputer untuk menginfomasikan bahwa saluran telah dihubungi dan berbunyi. Sinyal ini muncul bersamaan saat telfon berbunyi. Sinyal ini seperti saat telfon kita sedang tidak digunakan, dan seseorang dari sana menelfon,lalu pesawat telfon kita berbunyi, meminta kita untuk segera mengangkatnya, dan berkomunikasi. Dalam modem bunyi tersebut digantikan dengan sinyal. Saat komputer kita dalam keadaan mati, setting BIOS dalam komputer memungkinkan Komputer untuk hidup sendiri saat adanya panggilan semacam ini. 7. RXD [Receive Data] Sinyal RXD adalah sinyal data yang diterima dari perangkat lainnya. Diakhir perangkat lain, sinyal ini didapat dari sinyal TXD [Transmit data]. Harus diketahui bahwa sinyal TXD dan RXD, bersama ground, mereka hanya menghendaki saluran untuk komunikasi data. Semua saluran yang lain digunakan untuk mengontrol atau handshaking. 8. TXD [Transmit Data] Sinyal TXD adalah sinyal data actual yang dikirimkan dari satu perangkat ke perangkat lainnya. Sinyal ini masuk ke RXD yang berhubungan dengan pin RXD konektor itu. 2.3 Setting Port Serial Dalam tulisan ini kami sajikan cara setting port serial untuk kemunikasi menggunakan Hyper Terminal pada Microsoft Windows XP. 5
Alat yang digunakan: 1. DTE, berupa sebuah komputer dengan serial port 2. DCE, berupa sebuah modul TX-RX serial 3. DB9 cable extension. Langkah-langkah: 1. Jalankan Hyperterminal dengan mengklik: Start>Programs>Accessories>Hyperterminal\\ Setelah program berjalan, anda akan diminta untuk memasukkan nama dan icon. 2. Pilih port yang akan kita gunakan, misalnya COM1: 6
3. Isikan data seperti gambar berikut: 4. Kita siap mengirim dan menerima data melalui komunikasi serial. 7
Daftar Pustaka [1] Mudjirahardjo, Panca, tth., Transfer Data PC Menggunakan Serial Port [online], //pancamr.lecture.ub.ac.id/electronics/transfer-data-pcmenggunakan-serial-port/, diakses 28 Maret 2012. [2] Musbikhin, 2011, Komunikasi Serial pada 8051 [online], //www.musbikhin.com/komunikasi-serial-pada-8051, diakses 28 Maret 2012. [3] Shah, Amol, tth., Configuring HYPERTERMINAL for Serial Communication [online], //www.dnatechindia.com/tutorial/8051-tutorial/configuring- HYPERTERMINAL-for-Serial-Communication.html, diakses 2 April 2012. 8