Interfacing Port Serial / RS-232 dengan UART

Pada prinsipnya, serial ialah pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan parallel seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh serial ialah mouse, scanner dan system akuisisi data yang terhubung ke port COM1/COM2.

Peralatan Port Serial

Device pada serial port dibagi menjadi 2 (dua ) kelompok yaitu Data Communication Equipment (DCE) dan Data Terminal Equipment (DTE). Contoh dari DCE ialah modem, plotter, scanner dan lain lain sedangkan contoh dari DTE ialah terminal di komputer.

Spesifikasi elektronik dari serial port merujuk pada Electronic Industry Association (EIA) :

1. “Space” (logika 0) ialah tegangan antara + 3 hingga +25 V.
2. “Mark” (logika 1) ialah tegangan antara –3 hingga –25 V.
3. Daerah antara + 3V hingga –3V tidak didefinisikan /tidak terpakai
4. Tegangan open circuit tidak boleh melebihi 25 V.
5. Arus hubungan singkat tidak boleh melebihi 500mA.

 Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data. Berikut tampilan port serial DB9 yang umum digunakan sebagai port serial

Gambar Port DB9

Keterangan

• Pin 1 = Data Carrier Detect (DCD)
• Pin 2 = Received Data (RxD)
• Pin 3 = Transmitted Data (TxD)
• Pin 4 = Data Terminal Ready (DTR)
• Pin 5 = Signal Ground (common)
• Pin 6 = Data Set Ready (DSR)
• Pin 7 = Request To Send (RTS)
• Pin 8 = Clear To Send (CTS)
• Pin 9 = Ring Indicator (RI)

Konektor port serial terdiri dari 2 jenis, yaitu konektor 25 pin (DB25 dan 9 pin (DB9) yang berpasangan (jantan dan betina). Bentuk dari konektor DB-25 sama persis dengan port paralel. Umumnyua COM1 berada dialamat 3F8H, sedangkan COM2 dialamat 2F8H.

Gambar. DB9 male Gambar. DB9 female

Tabel. Jenis Sinyal RS232 yang Umum Digunakan

Keterangan mengenai fungsi sinyal pada konektor DB9 adalah sebagai berikut:

• Receive Line signal detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa pada terminal masukkan ada data masuk.
• Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE.
• Transmit Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.
• Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan terminalnya.
• Signal Ground, saluran ground.
• Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah stasiun menghendaki berhubungan dengannya.
• Clear To Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh mulai mengirim data.
• Request To Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE.
• DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.

Komunikasi Data UART

Ada 2 macam cara komunikasi data serial yaitu Sinkron dan Asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama sama dengan data serial,  tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri – sendiri baik pada sisi pengirim maupun  penerima.Sedangkan pada komunikasi serial asinkron tidak diperlukan clock karena data  dikirimkan dengan kecepatan tertentu yang sama baik pada pengirim / penerima.

Pada IBM PC kompatibel port serialnya termasuk jenis asinkron. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). IC UART dibuat khusus untuk mengubah data parallel menjadi data serial dan menerima data serial yang kemudian dirubah lagi menjadi data parallel.IC UART 8250 merupakan salah satunya. Selain berbentuk IC mandiri berbagai macam mikrokontroller juga ada yang dilengkapi dengan UART, misalnya AT89S51/52/53 atau PIC16F877.

Pada UART, kecepatan pengiriman data ( atau yang sering disebut dengan Baud Rate ) dan fase clock pada sisi transmitter dan sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan sinkronisasi antara Transmitter dan Receiver. Hal ini dilakukan oleh bit “Start” dan bit “Stop”. Ketika saluran transmisi dalam keadaan idle, output UART adalah dalam keadaan logika “1”.

Ketika Transmitter ingin mengirimkan data, output UART akan diset dulu ke logika “0” untuk waktu satu bit. Sinyal ini pada receiver akan dikenali sebagai sinyal “Start” yang digunakan untuk menyinkronkan fase clocknya sehingga sinkron dengan fase clock transmitter. Selanjutnya data akan dikirimkan secara serial dari bit yang paling rendah (bit0) sampai bit tertinggi.Selanjutnya akan dikirimkan sinyal “Stop” sebagai akhir dari pengiriman data serial.

Sebagai contoh misalnya akan dikirimkan data huruf “A” dalam format ASCII (atau sama dengan 41 heksa atau 0100 0001.

Pengiriman hufur “A” tanpa bit paritas

Kecepatan transmisi (baud rate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu.Baud rate yang umum dipakai adalah 110, 135, 150, 300, 600, 1200, 2400, dan 9600 (bit/perdertik).Dalam komunikasi data serial, baud rate dari kedua alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Selanjutnya harus ditentukan panjang data (6,7 atau 8 bit), paritas (genap, ganjil, atau tanpa paritas), dan jumlah bit “Stop” (1, 1 ½ , atau 2 bit).

Untuk dapat menggunakan port serial harus diketahui dahulu alamat dari port serial tersebut. Biasanya tersedia dua port serial pada CPU, yaitu COM1 dan COM2. Base Address COM1 biasanya 1016 (3F8h) dan COM2 biasanya 760 (2F8h). Alamat tersebut adalah alamat yang biasa digunakan, tergantung komputer yang digunakan.Tepatnya kita bisa melihat pada peta memori tempat menyimpan alamat tersebut, yaitu memori 0000.0400h untuk COM1 dan 0000.0402h untuk COM2.

Berikut adalah nama – nama register yang digunakan beserta alamatnya.

Keterangan Register

• RX Buffer , digunakan untuk menampung dan menyimpan data dari DCE.
• TX Buffer , digunakan untuk menampung dan menyimpan data yang akan dikirim ke port serial.
• Baud Rate Divisor Latch LSB , digunakan untuk menampung byte bobot rendah untuk pembagi clock pada IC UART agar didapat baud rate yang tepat.
• Baud Rate Divisor Latch MSB , digunakan untuk menampung byte bobot tinggi untuk pembagi clock pada IC UART sehingga total angka pembagi adalah 4 byte yang dapat dipilih dari 0001h sampai FFFFh.

Berikut adalah tabel angka pembagi yang sering digunakan :

Sebagai catatan, register Baud Rate Divisor Latch ini bisa diisi jika bit 7 pada register Line Control Register diisi 1.

Pemrograman Port Serial Komputer

Port serial sering digunakan untuk interfacing komputer dan mikrokontroler, karena kemampuan jarak pengiriman data dibandingkan port paralel. Berikut contoh  program assembly untuk komunikasi serial antara 2 PC. Untuk komunikasi ini, yang perlu dihubungkan :

1. Pin TxD ke pin RxD computer lain
2. Pin RXD dihubungkan ke pin TxD komputer lain
3. RTS dan CTS dihubung singkat
4. DSR dan DTR dihubung singkat
5. GND dihubungkan ke GND komputer lain

Bila dibandingkan cara komunikasi yang dilakukan secara paralel dengan cara komunikasi yang dilakukan secara serial, maka masing-masing akan memiliki keuntungan dan kelebihan yang tersendiri. Komunikasi yang dilakukan secara serial mempunyai keuntungan dari sisi pengkabelan, karena hanya memerlukan tiga buah kabel, TX, RX dan Ground.

Alasan Penggunaan Port Serial

Dibandingkan dengan menggunakan port parallel penggunaan port serial terkesan lebih rumit. Berikut adalah keuntungan penggunaan port serial dibandingkan penggunaan port parallel.

1. Pada komunikasi dengan kabel yang panjang, masalah cable loss tidak akan menjadi masalah besar daripada menggunakan kabel parallel. Port serial mentransmisikan “1” pada level tegangan   -3 Volt sampai -25 Volt dan “0” pada level tegangan +3 Volt sampai +25 Volt, sedangkan port parallel mentransmisikan “0” pada level tegangan 0 Volt dan “1” pada level tegangan 5 Volt.
2. Dubutuhkan jumlah kabel yang sedikit, bisa hanya menggunakan 3 kabel yaitu saluran Transmit Data, saluran Receive Data, dan saluran Ground (Konfigurasi Null Modem)
3. Saat ini penggunaan mikrokontroller semakin populer. Kebanyakan mikrokontroller sudah dilengkapi dengan SCI (Serial Communication Interface) yang dapat digunakan untuk komunikasi dengan port serial komputer.

Sumber : http://blog.ub.ac.id