7
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. GPS (Global Positioning System)
2.1.1. Pengenalan GPS
GPS atau Global Positioning System adalah suatu sistem navigasi satelit
yang terdiri dari 24 satelit beroperasi dan 3 satelit cadangan. Ke-24 satelit itu
mengorbit bumi pada jarak 20.200 km dan waktu orbit 12 jam, sambil
memancarkan sinyal berita gelombang radio. Departemen Pertahanan AS yang
mengoperasikan sistem GPS telah mengatur konfigurasi satelit sedemikian
rupa, sehingga semua tempat di bumi dapat menerima sinyal dari 4 sampai 10
satelit. Sebagai penunjuk waktu, masing-masing satelit dibekali dengan 4 buah
jam atom yang dapat mengukur waktu dengan ketelitian sepermilyar detik.
Teknologi GPS sanggup menentukan lokasi manapun di muka bumi dengan
ketelitian kurang lebih 1 meter.
Gambar 2.1 Sistem Satelit GPS
8
2.1.2. Bagian-bagian Daerah Kerja GPS
GPS terdiri atas tiga segmen yaitu space segment, control segment, user
segment, dengan penjelasan sebagai berikut:
1. Space Segment
Space segment terdiri atas konstelasi 24 satelit. Masing-masing satelit
mengirimkan sebuah sinyal, yang memiliki sejumlah komponen: dua buah
gelombang sinus (yang juga dikenal sebagai carrier frequency / frekuensi
pembawa), dua kode digital, dan sebuah pesan navigasi.
Pesan kode dan navigasi ditambahkan ke dalam pembawa sebagai
modulasi dua fasa biner. Pembawa dan kode digunakan terutama untuk
menentukan jarak dari receiver pengguna sampai ke satelit GPS. Pesan
nagivasi berisi koordinat (lokasi) satelit sebagai fungsi waktu bersama
dengan informasi-informasi lain.
2. Control Segment
Segmen kontrol dari sistem GPS terdiri atas jaringan lima stasiun
pemantau di seluruh pelosok dunia, dengan stasiun kontrol utama (master
control station/MCS) berlokasi di dekat Colorado Springs, Colorado,
Amerika Serikat. Tugas utama segmen kontrol operasional adalah
menjejaki satelit GPS dengan tujuan untuk menentukan dan
memprediksikan lokasi satelit, integritas sistem, jam atom satelit, data
atmosfer, perkiraan satelit, dan pertimbangan-pertimbangan lain. Informasi
9
ini kemudian digabungkan dan di-upload ke satelit GPS melalui jalur S-
band.
3. User Segment
User segment mencakup semua pengguna baik militer maupun sipil.
Dengan sebuah penerima GPS yang terhubung dengan antena GPS,
seorang pengguna dapat menerima sinyal GPS, yang dapat digunakan
untuk menentukan posisi pengguna tersebut di manapun di bumi. Saat ini
GPS tersedia bagi siapapun di seluruh dunia tanpa biaya apapun.
Gambar 2.2 Daerah Kerja GPS
2.1.3. Cara Kerja GPS
Secara teoritis, GPS bekerja dengan cara mengumpulkan data dari satelit,
masing-masing satelit akan memberikan informasi jarak antara lokasi satelit
tersebut dengan sebuah titik di bumi (GPS receiver). Dari proses pengambilan
lokasi-lokasi tersebut akan diperoleh koordinat-koordinat yang disebut
waypoint (garis lintang dan bujur pada peta). Dari semua data itu, lokasi titik
10
(GPS receiver) dapat ditentukan dengan cara menerapkan konsep triangulasi.
Konsep triangulasi dapat dianalogikan seperti berikut. A ingin datang ke di
Gedung G, A tidak tahu di mana letak gedung itu. Ia hanya punya informasi
bahwa Gedung G terletak 10 km dari Universitas X, 15 km dari Pasar Y dan
20 km dari Terminal Z. Dengan menggambar tiga lingkaran yang berpusat di
Universitas X, Pasar Y dan Terminal Z, masing-masing dengan radius 10, 15
dan 20 km. Di titik perpotongan ketiga lingkaran itulah terletak Gedung G.
Dalam hal ini, alat penerima akan berada pada titik potong tiga bidang bola;
masing-masing dengan radius sebesar jarak alat penerima ke satelit, dengan
satelit itu sebagai pusat bola. Dengan demikian, posisi titik itu dapat diketahui
dengan titik perpotongan ketiga lingkaran tersebut.
Gambar 2.3 Teknik Triangulasi
Pada praktiknya, satelit yang digunakan minimum 3 buah dan satelit
keempat dibutuhkan untuk perhitungan sinkronisasi clock dari penerima GPS.
Akurasi yang diperoleh dengan metode ini terbatas pada 100 meter untuk
komponen horizontal, 156 meter untuk vertikal, dan 340 nanodetik untuk
komponen waktu, semua pada tingkat probabilitas sebesar 95%. Tingkat
11
keakuratan yang rendah ini diakibatkan oleh teknik selective availability, yaitu
teknik yang digunakan untuk menurunkan akurasi posisi waktu nyata bagi
pengguna yang tak berhak. Dengan keputusan pemerintah Amerika Serikat
tanggal 1 Mei 2000 untuk penghentian selective availability, akurasi
horizontal dapat naik menjadi 22 meter (dengan tingkat probabilitas 95%).
Untuk lebih lagi meningkatkan akurasi GPS, digunakan metode diferensial,
yang menggunakan dua alat penerima bersamaan. Dalam kasus ini, tingkat
keakuratan yang diperoleh mencapai beberapa meter saja.
2.1.4. Menentukan Posisi dari Receiver ke Satelit GPS
Sebuah GPS receiver mengetahui lokasi dari satelit dengan cara
menghitung seberapa jauh jarak antara satelit dan receiver dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
(2-1)
Keterangan:
Kecepatan = kecepatan gelombang mikro yang dikirimkan dari satelit,
Waktu = waktu yang dibutuhkan dari satelit mengirimkan sinyal
hingga diterima GPS receiver,
Jarak = jarak antara satelit dengan GPS receiver.
Dari diketahui jarak antara receiver dengan satelit, maka dapat ditentukan
posisi receiver dengan cara mengirimkan balik sinyal ke satelit sehingga
membentuk suatu lingkaran dari ketiga satelit yang ada.
12
2.1.5. TTFF (Time to First Fix)
TTFF (Time to First Fix) adalah waktu yang diperlukan oleh sebuah GPS
receiver untuk mengetahui posisinya saat ini. TTFF bergantung pada mode
boot up mode GPS apakah hot start, warm start, atau cold start.
Secara umum factor-faktor yang mempengaruhi boot mode antara lain
sebagai berikut:
• Adanya data almanac dan ephemeris yang valid.
• Kuat sinyal yang diterima receiver.
• Posisi receiver dari tempat terakhir dimana dia fix atau memperoleh data
yang valid (sekitar 100 km dari tempat terakhir dia memperoleh data yang
valid).
• Waktu terakhir fix atau memperoleh data yang valid.
Setiap satelit GPS melakukan broadcast pesan navigasi dengan kecepatan
50 bit/s yang berisi kondisi informasi satelit GPS (ditransmisikan pada bagian
pertama dari pesan), data ephemeris (ditransmisikan pada bagian kedua dari
pesan), dan data almanac (ditransmisikan pada bagian akhir dari pesan). Pesan
dikirim dalam frame dimana masing-masing frame memerlukan waktu 30
detik untuk mengirimkan 1500 bit. Setiap frame terdiri 5 subframe dengan
lama 6 detik dan panjang 300 bit. Setiap subframe terdiri dari 10 words yang
masing-masing terdiri dari 30 bit dengan masing-masing memerlukan 0,6
detik untuk dikirimkan.
13
Word 1 dan 2 dari setiap subframe memiliki tipe data yang sama. Word
pertama mengindikasikan awal dari sebuah subframe dan digunakan oleh
receiver untuk melakukan sinkronisasi dengan pesan navigasi. Word kedua
merupakan handover word yang memiliki informasi waktu yang
memungkinkan receiver untuk mengidentifikasi subframe dan
memberitahukan waktu pengiriman subframe selanjutnya.
Word 3 sampai 10 dari subframe 1 terdiri atas data yang menjelaskan clock
satelit dan hubungan dengan waktu GPS. Word 3 sampai 10 dari subframe 2
dan 3 terdiri dari data ephemeris yang menunjukkan letak pasti dari satelit
tersebut. Data ephemeris diperbaharui setiap sekitar 2 jam.
Almanac terdiri dari posisi kasar (tidak begitu akurat) dan informasi status
dari setiap satelit. Word 3 sampai 10 pada subframe 4 dan 5 terdiri dari sebuah
bagian baru dari data almanac. Setiap frame memiliki 1/25 data almanac
sehingga diperlukan waktu selama 12,5 menit untuk memperoleh almanac
keseluruhan dari tiap satu satelit. Data almanac memiliki beberapa fungsi
yakni untuk membantu penemuan satelit pada penyalaan atau membantu untuk
memprediksi satelit mana yang terlihat dengan mengizinkan receiver untuk
memberikan daftar satelit yang terlihat berdasarkan posisi dan waktu yang
tersimpan sehingga mempersingkat waktu akuisisi. Data almanac akan
disimpan di non-volatile memory. Sementara itu data ephemeris dari setiap
satelit diperlukan untuk menghitung posisi menggunakan satelit tersebut. Jika
receiver tidak memiliki data almanac maka akan menyebabkan waktu delay
14
yang lama sebelum memperoleh posisinya yang valid karena dilakukan
pencarian terhadap masing-masing satelit merupakan proses yang lambat.
Ketika sebuah GPS receiver sudah pernah fix dan dimatikan, posisi dan
data yang valid akan disimpan. Ketika receiver dihidupkan kembali, dia akan
berusaha untuk menggunakan informasi yang telah tersimpan dalam almanac
untuk memprediksi satelit mana yang terlihat. Jika receiver telah berpindah
terlalu jauh atau internal clock sudah tidak aktif (GPS tidak aktif dari 3 hari
sebelumnya), maka data yang tersimpan tidak dapat digunakan untuk
membantu memprediksi lokasi satelit.
GPS memiliki beberapa mode start up, yaitu:
• Mode Cold Start
GPS melakukan start up dalam mode ini ketika:
o Receiver telah berpindah lebih dari 100 km dari lokasi fix terakhir.
o Waktu saat ini tidak akurat atau tidak diketahui.
o Sinyal yang diterima lemah. Satelit yang diprediksi secara fisik ada
di atas atau terlihat tetapi receiver tidak bisa melihatnya misalnya
karena adanya bangunan yang tinggi atau halangan lainnya.
Situasi-situasi seperti di atas memiliki arti bahwa receiver tidak bisa
memprediksi dan/atau membuktikan satelit mana yang terlihat.
Receiver kemudian mencari semua satelit dan mencoba untuk
memperolehnya secara bergantian. TTFF untuk cold start bisa
mencapai belasan menit.
15
• Mode Warm Start
GPS melakukan start up dalam mode ini ketika:
o Memiliki almanac yang valid.
o Lokasi saat ini tidak lebih dari 100 km dari lokasi fix terakhir.
o Waktu saat ini diketahui (GPS pernah aktif dalam tiga hari
terakhir).
o Tidak ada data ephemeris yang tersimpan.
o Terdapat 4 atau lebih satelit dengan HDOP < 6 dan kekuatan sinyal
yang bagus (misalnya satelit memiliki geometri yang bagus dan
bisa melihat langit secara langsung).
Receiver bisa memprediksi satelit mana yang terlihat tetapi perlu untuk
memperoleh data ephemeris saat ini terlebih dahulu. TTFF untuk mode
start ini biasanya sekitar 45 detik.
• Mode Hot Start
GPS receiver start up dengan mode hot start jika kondisi warm start
terpenuhi dan ketika:
o Sudah fix dalam 2 jam terakhir.
o Receiver memiliki data ephemeris yang valid minimal untuk 5
satelit.
Dalam mode ini, receiver dengan cepat mengetahui satelit yang terlihat
dan hanya perlu memperoleh data yang sedikit untuk mengetahui
posisinya. TTFF untuk hot start biasanya 22 detik.
16
TTFF bisa juga dipengaruhi oleh konstelasi atau posisi satelit. Semakin
banyak satelit dalam lokasi yang bagus mengurangi TTFF dan meningkatkan
akurasi. Minimal dibutuhkan 4 satelit untuk fix. Dengan 5 atau lebih
dibutuhkan untuk kualitas fix yang lebih bagus.
GPS bekerja dengan konsep triangulasi. Satelit yang berada tepat di atas
(sudut elevasi 90o) memberikan hasil yang lebih tidak akurat dibandingkan
dengan satelit dengan sudut elevasi yang lebih rendah. Namun sinyal dari
satelit yang terlalu lemah pada langit yang harus melewati atmosfer bumi akan
mengurangi akurasi juga.
2.1.6. Ketidakakuratan pada GPS
Sistem GPS telah didesain untuk seakurat mungkin, tetapi masih ada
penyimpangan yang terjadi. Ada banyak penyebab dari penyimpangan ini,
yaitu :
1. Kondisi Atmosfer
Kondisi atmosfer yang berubah mengakibatkan kecepatan sinyal GPS
berubah karena sinyal tersebut melewati atmosfer bumi dan ionosfer
sehingga kecepatan gelombang mikro dari satelit akan berubah, yang akan
mempengaruhi perhitungan jarak menjadi tidak akurat.
2. Ephemeris Error dan Clock Error
Sinyal pada GPS membawa informasi tentang error pada ephemeris (posisi
secara orbital).
17
3. Selective Availabilty
Selective Availability (SA) adalah teknik yang digunakan untuk
menurunkan akurasi posisi waktu nyata bagi pengguna yang tak berhak,
dimana merupakan suatu penyimpangan posisi yang disengaja dari sekitar
0 sampai ribuan kaki ke dalam sinyal navigasi yang ada secara umum. SA
ini bisa dihilangkan dengan cara koreksi secara diferrensial.
4. Multipath
Signal yang mengalami pantulan akibat memasuki atmosfer bumi ketika
menuju ke antena GPS.
5. Dilution Of Precision (DOP)
DOP merupakan sebuah indikator kualitas dari geometri pada konstelasi
satelit. Perhitungan sebuah posisi bisa berbeda-beda tergantung pada
satelit mana yang sedang digunakan. Perbedaaan geometri satelit bisa
memperbesar atau bahkan memperkecil error pada GPS. Semakin besar
sudut antara satelit yang satu dengan yang lainnya maka akan
memperkecil nilai DOP, dan menghasilkan pengukuran yang lebih baik.
Nilai yang tinggi pada DOP berarti mengindikasikan geometri yang buruk
pada satelit.
18
Gambar 2.4 Posisi Baik pada Pemetaan
Gambar 2.5 Posisi Buruk pada Pemetaan
2.1.7. Format Kalimat GPS
Perusahaan-perusahaan pembuat GPS memiliki format kalimat masing-
masing untuk menyimpan hasil pengukuran GPS, sehingga sulit untuk
menggabungkan data dari alat GPS yang berbeda. Masalah yang mirip terjadi
saat ingin melakukan antar-muka terhadap berbagai alat yang berbeda,
termasuk sistem GPS. Untuk mengatasi masalah ini, banyak peneliti yang
membuat format standar untuk berbagai keperluan penggunanya. Format
standar yang banyak digunakan saat ini ada empat, yaitu:
19
1. RINEX
RINEX dibuat oleh sekelompok peneliti untuk mengatasi kesulitan
mengkombinasikan data biner dari penerima GPS yang berbeda. Data
RINEX merupakan format standar ASCII, sehingga memakan tempat yang
lebih banyak dalam penyimpanannya.
2. NGS-SP3
NGS-SP3 dibangun oleh U.S. NGS yang merupakan akronim dari
Standard Product #3, yang datanya berupa dokumen ASCII yang berisi
data orbital yang presisi dan koreksi clock satelit yang bersangkutan.
3. RTCM SC-104 untuk Layanan DGPS
Format ini merupakan format standar industri untuk mengirimkan koreksi
waktu nyata DGPS yang diajukan oleh Radio Technical Commission for
Maritime Services untuk memastikan operasi yang efisien dan koreksi
pseudorange.
4. NMEA 0183
NMEA merupakan akronim dari National Marine Electronics Association,
yang formatnya diadopsi sebagai format untuk antar-muka alat-alat
elektronik kelautan. Format ini juga menggunakan data dalam format
ASCII.
20
Tipe String:
Tipe String Deskripsi
$GPAAM
$GPALM
$GPBEC
$GPBOD
$GPBWC
$GPFSI
$GPGGA
$GPGLC
$GPGLL
$GPGRS
$GPGSA
$GPGSV
$GPHDG
$GPHDT
$GPHSC
$GPMWV
$GPROT
$GPRPM
Waypoint Arrival Alarm
GPS Almanac Data
Bearing & Distance to Waypoint, Dead Reckoning
Bearing, Origin to Destination
Bearing & Distance to Waypoint, Great Circle
Frequency Set Information
*Global Positioning System Fix Data (Time, Position,
Elevation)
Geographic Position, Loran-C
*Geographic Position, Latitude/Longitude
GPS Range Residuals
*GPS DoP (Dilution of Precision) and Active Satellites
*GPS Satellites in View
Heading, Deviation & Variation
Heading, True
Heading Steering Command
(Time, Position, Velocity)
Rate of Turn
Tabel 2.1 Daftar kalimat NMEA
21
2.1.8. GGA (Global Positioning System Fix Data) (NMEA v2.3)
Kalimat GGA menyediakan lokasi 3 dimensi. Format kalimatnya adalah:
• Data tidak valid
$GPGGA,,,,,,0,03,,,M,,M,,*65
• Data valid
$GPGGA,161229.487,3723.2475,N,12158.3416,W,1,07,1.0,9.0,M, , ,
,0000*18
Dimana:
Istilah Sintak Satuan Penjelasan
Sintak $GPGGA GGA protokol
Waktu UTC 161229.49 hhmmss.sss
Garis Lintang 3723.2475 ddmm.mmmm
Indikator N/S N N=north(utara) atau S=south(selatan)
Garis Bujur 12158.342 dddmm.mmmm
Indikator W/E W E= east(timur) atau W=west(barat)
Indikator Posisi 1
Satelit yang
Digunakan 07
HDOP 1.0
Ketinggian Terhadap
Air Laut 9.0 meter
Horizontal Dilution of Precision
(error secara horizontal)
22
Satuan M meter
Geoid Separation meter
Satuan M meter
Age of Diff. Corr. kosong bila DGPS tidak digunakan
Diff. Ref. Station ID 0000
Checksum *18 Pegnecekan error
<CR> <LF> Akhir dari pesan
Tabel 2.2 Kalimat GGA
2.2. GSM (Global System for Mobile Communication)
2.2.1. Pengenalan GSM
Global system for mobile communication (GSM) merupakan standar yang
diterima secara global untuk komunikasi selular digital. GSM adalah nama
group standardisasi yang dimapankan pada tahun 1982 untuk menghasilkan
standar telepon bergerak di Eropa, digunakan sebagai formula spesifikasi
untuk sistem selular radio bergerak yang bekerja pada frekuensi 900 Mhz.
2.2.2. Spesifikasi Teknis GSM
GSM didesain untuk beroperasi pada tiga jenis band frekuensi. Berikut
dibawah ini adalah tabel perbandingan ketiga band frekuensi tersebut.
23
Tabel 2.3 Tabel Perbandingan 3 Band Frekuensi
2.3. SMS (Short Message Service)
2.3.1. Pengenalan SMS
SMS merupakan singkatan dari Short Message Service yang berarti
layanan pesan singkat. Ini merupakan teknologi yang memungkinkan
pengiriman dan penerimaan pesan antara telepon mobile. SMS pertama kali
muncul di Eropa pada tahun 1992. Pada awalnya ia dimasukkan ke dalam
standar GSM (Global System for Mobile Communications). Kemudian dibawa
oleh teknologi-teknologi wireless seperti CDMA dan TDMA. Standar GSM
dan SMS awalnya dikembangkan oleh ETSI (European Telecommunications
Standard Institute). Sekarang 3GPP (Third Generation Partnership Project)
24
yang bertanggungjawab atas perkembangan dan maintenance standar GSM
dan SMS.
Sesuai namanya “layanan pesan singkat”, data yang bisa dibawa oleh
sebuah SMS sangat terbatas. Satu pesan SMS maksimal bisa memuat 140
bytes (1120 bits) data, sehingga satu SMS bisa terdiri dari:
• 160 karakter jika encoding karakter 7-bit yang digunakan. (Encoding
karakter 7-bit cocok untuk encoding karakter Latin seperti alfabet Inggris).
• 70 karater jika encoding Unicode UCS2 16 bit yang digunakan. (Pesan
SMS terdiri dari karakter non-Latin seperti karakter Chinese, Jepang,
Arab, Korea).
Di samping teks, pesan SMS bisa juga membawa data biner. Hal ini
memungkinkan untuk mengirim ringtone, gambar, logo operator, wallpaper,
business card (misalnya VCards), dan konfigurasi WAP untuk telepon selular
dengan pesan SMS.
Satu keuntungan utama dari SMS adalah ia 100% didukung oleh telepon
selular GSM, tidak seperti halnya WAP dan mobile Java yang tidak didukung
oleh model telepon selular lama.
2.3.2. Mekanisme Kerja SMS
Mekanisme kerja pengiriman SMS dibagi menjadi tiga macam, yaitu:
25
• Pengiriman SMS dalam satu operator (Intra-Operator SMS)
Gambar 2.6 Mekanisme Intra-operator SMS
SMS yang dikirimkan oleh nomer pengirim akan dimasukkan terlebih
dahulu ke dalam SMSC operator nomer pengirim, kemudian SMSC
tersebut akan mengirimkan ke nomer yang dituju secara langsung. Nomer
penerima akan mengirimkan delivery report yang menyatakan bahwa SMS
telah diterima kepada SMSC. SMSC kemudian meneruskan report
tersebut kepada nomer pengirim SMS, disertai status report dari proses
pengiriman SMS tersebut.
• Pengiriman SMS antar operator yang berbeda (Inter-Operator SMS)
Gambar 2.7 Mekanisme inter-operator SMS
26
Selain masuk ke SMSC operator pengirim, SMS yang dikirimkan akan
diteruskan oleh SMSC operator pengirim ke SMSC operator penerima
SMS, kemudian baru diteruskan ke nomer tujuan. Delivery report yang
dihasuilkanpun harus melewati mekanisme yang sama sebelum diterima
oleh nomer pengirim.
• Pengiriman SMS dari suatu operator suatu negara ke negara lain (SMS
Internasional)
Mekanisme yang terjadi tidak jauh berbeda dengan mekanisme pada inter-
operator SMS. Perbedaannya hanya pada SMSC nomer penerima, yang
tentu saja adalah SMSC operator luar negeri, dan penambahan kode negara
pada nomer tujuan.
2.4. AT Command
2.4.1. Pengertian AT Command
AT Command berasal dari kata attention command. Attention berarti
peringatan atau perhatian, command berarti perintah atau instruksi. Jadi, AT
Command ialah perintah atau instruksi yang dikenakan pada modem GSM
atau telepon selular.
AT Command diperkenalkan oleh Dennis Hayes pada tahun 1977 yang
dikenal dengan “smart modem”. Modem bekerja pada baud rate 300 bps.
Modem ini terdiri dari sederet instruksi yang mengatur komunikasi dan fitur-
fitur di dalamnya. Salah satu contoh sederhana penggunaan AT Command
27
misalnya komunikasi dua buah komputer menggunakan port COM(port RS-
232). AT Command mempunyai dua mode, yaitu mode data(data mode) dan
mode perintah (command mode). Untuk berpindah dari mode data menuju
mode perintah dipisahkan oleh tiga tanda plus dan jeda selama satu detik.
Dalam perkembangannya AT Command banyak diterapkan pada mobile
telepon selular. Instruksi dasar AT Command digunakan hampir oleh semua
merk telepon selular. Namun demikian, ada beberapa instruksi yang
ditambahkan sendiri pada handset tersebut oleh vendor pembuatnya.
Penggunaan AT Command pada telepon selular telah mempermudah untuk
mengetahui segala informasi yang terdapat pada handset tersebut. Dengan
menggunkan instruksi tertentu kita akan dapat mengetahui merk, nomor IMEI
dll. Selain itu dengan AT Command kita bisa menyetting instruksi atau
mengaktifkan instruksi pada handset untuk melakukan fungsi tertentu,
misalnya melakukan panggilan, mengirim sms, dsb. Perlu diketahui pula
bahwa masing-masing vendor handset biasanya menyertakan AT Command
yang mendukung produk tersebut.
Setiap baris command dimulai dengan “AT” atau “at”. Oleh karena itu
modem commands disebut dengan AT commands. Ada dua tipe AT command:
• Basic commands adalah AT command yang tidak dimulai dengan “+”.
Contohnya, ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hook control), dan ATO
(kembali ke kondisi data online).
28
• Extended command adalah AT command yang dimulai dengan “+”.
Contohnya +CMGS (mengirim pesan SMS), +CMSS (mengirim pesan
SMS dari media penyimpanan), +CMGL (mendaftar pesan SMS), dan
+CMGR (membaca pesan SMS) merupakan extended commands.
2.4.2. Ketentuan dalam Penulisan Sintaks AT Command
Semua command line harus dimulai dengan “AT” dan diakhiri dengan
sebuah carriage return character (pindah baris (ASCII 13)). Misalkan untuk
mendaftar semua pesan SMS masuk yang belum dibaca yang disimpan, ketik
“AT” kemudian extended AT command “+CMGL”, dan terakhir sebuah
carriage return character: AT+CMGL <CR> .
Sebuah command line bisa terdiri atas lebih dari satu AT command. Hanya
AT command pertama yang didahului dengan “AT”. AT command pada
command-line string yang sama harus dipisahkan dengan titik koma. Misalnya
untuk mendaftar semua pesan SMS masuk yang disimpan dan mendapatkan
nama manufaktur dari mobile device, ketik “AT”, kemudian extended AT
command “+CMGL”, diikuti dengan sebuah titik koma dan extended AT
command selanjutnya “+CMGI”: AT+CMGL;+CGMI<CR>. Error akan
terjadi apabila kedua AT command didahului dengan “AT”. Bila ingin menulis
sebuah string dapat meggunakan tanda petik pada awal dan akhir kata.
Misalnya untuk membaca semua pesan dari message storage, kita perlu
memberikan string “ALL” untuk extended AT command +CMGL seperti
berikut: AT+CMGL=”ALL”<CR>.
29
Respon informasi dan result code (baik final result code dan unsolicited
result codes) selalu diawali dan diakhiri dengan sebuah carriage return
character dan sebuah linefeed character. Misalnya setelah mengirim
command line “AT+CGMI<CR>” ke mobile device, mobile device tersebut
harus mengembalikan respon yang sama seperti berikut:
<CR><LF>Nokia<CR><LF>
<CR><LF>OK<CR><LF>
Baris pertama merupakan respon informasi dari AT command +CGMI dan
baris kedua merupakan final result code. <CR> dan <LF> mewakili sebuah
carriage return character dan linefeed character. Hasil akhir “OK”
menandakan akhir dari respon. Hal ini menandakan tidak ada data yang akan
dikirim lagi dari mobile dvice.
Dalam spesifikasi SMS, semua AT command merupakan huruf besar.
Namun beberapa modem GSM/GPRS dan mobile phone mengizinkan
penulisan AT command baik dalam huruf besar maupun huruf kecil.
2.4.3. Mode Operasi SMS: SMS Text Mode dan SMS PDU mode
Terdapat dua mode yang bisa dioperasikan oleh GSM/GPRS modem atau
mobile phone yakni SMS text mode dan SMS PDU mode.
Berikut perbandingan SMS mode teks dan SMS mode PDU :
• Sintaks pada SMS AT command dan responnya
Ketika modem GSM/GPRS atau mobile phone beroperasi pada mode teks
maka pengiriman SMS dengan menggunakan format ASCII biasa.
30
Misalnya kita ingin mengirim SMS “It is easy to send text messages.” Ke
nomor telepon +85291234567. Pada mode SMS mode teks harus
dimasukkan command line berikut:
AT+CMGS=”+85291234567”<CR> It is easy to send text
messages.<Ctrl+z>
Namun jika modem GSM/GPRS atau mobile phone beroperasi dalam
mode PDU, eksekusi dari command line di atas akan menyebabkan
terjadinya kesalahan dalam pengiriman. Hal ini disebabkan karena sintaks
AT command +CMGS berbeda dalam mode SMS PDU. Untuk melakukan
hal yang sama, command line berikut harus digunakan:
AT+CMGS=42<CR>07915892000000F001000B915892214365F700002
1493A283D0795C3F33C88FE06CDCB6E32885EC6D341EDF27C1E3E
97E72E<Ctrl+z>
2.4.4. Contoh Sintaks AT Command
Beberapa contoh protokol AT Command yang biasa digunakan untuk
melakukan SMS:
• AT+CMGF = Message Format
• AT+CMGR = Read Message
• AT+CMGS = Send Message
• AT+CMGD = Delete Message
• AT+CMGDA = Delete All Message
31
Selain untuk melakukan SMS, terdapat beberapa AT Command untuk
keperluan lainnya misalnya:
• ATH = Disconnect Existing Connection
• AT+CSCLK = Configure Slow Clock
Beberapa istilah yang perlu diketahui untuk memahami sintak-sintak
dibawah ini:
• TA (Terminal Adapter) adalah suatu perangkat yang mengkonversikan
jalur ISDN (Integrated Service Digital Network) ke POT (Plain Old
Telephone) regular, sehingga bisa menyambungkan telepon standar atau
modem ke saluran ISDN.
• TE (Terminal Equipment) adalah jalur port keluaran (TX komunikasi
Serial).
• ME (Mobile Equipment) adalah alat komunikasi yang digunakan
(Sim300).
2.4.4.1. Membaca Pesan SMS (AT+CMGR)
• Sintaks
AT+CMGR=<index>[,<mode>]
<index> : nilai (dalam integer) dalam range dari nomor lokasi
yang tempat penyimpanan SMS.
<mode> : 0 untuk mode normal, 1 untuk tidak mengubah
status dari SMS record.
32
• Respon
TA mengembalikan pesan SMS dengan nilai lokasi <index> dari
message storage <mem1> ke TE.
+CMGR:
<stat>,<oa>,[<alpha>],<scts>[,<tooa>,<fo>,<pid>,<dcs>,<sca>,
<tosca>,<length>]<CR><LF><data>
Bila error terjadi berkaitan dengan fungsionalitas ME:
+CMS ERROR: <err>
Keterangan parameter:
<alpha> : representasi alfanumerik jenis string dari <da> atau
<oa> berkaitan dengan masukkan yang ditemukan di
phonebook MT.
<da> : destination address dalam format string
<data> : user data dalam text mode
<des> : data coding scheme (default 0) atau Cell Broadcast
Data Coding Scheme dalam format integer.
<fo> : oktet pertama dengan nilai default 17
<length> : nilai integer yang menandakan panjang karakter dari
body pesan
<mid> : message identifier dalam format integer
<oa> : nilai originating address dalam format string
<pid> : protocol identifier dalam format integer (default 0)
33
<sca> : address value
<scts> : service center time stamp dalam format time-string
<stat> : 0 “REC UNREAD” pesan yang diterima dan belum
dibaca; 1 “REC READ” pesan yang diterima dan
sudah dibaca; 2 “STO UNSENT” pesan yang
disimpan dan belum dikirim; 3 “STO SENT” pesan
yang disimpan dan sudah dikirim; 4 “ALL” semua
pesan.
<tooa> : oktet originating-address type-of-address dalam
format integer
<tosca> : oktet Type-of-Address dalam format integer
2.4.4.2. Mengirim Pesan SMS (AT+CMGS)
• Sintaks
+CMGS = <da>[,<toda>]<CR>teks yang dimasukkan<ctrl-Z>
<da> : destination address dalam format string
<toda> : oktet destination-address type-of-address
<length> : nilai integer yang menandakan panjang karakter dari
body pesan
• Respon
TA mengirim pesan dari TE ke jaringan. Nilai message reference
<mr> dikembalikan ke TE bila pesan terkirim dengan sukses.
+CMGS: <mr>
34
OK
Jika terjadi error berkaitan dengan fungsionalitas ME:
+CMS: <err>
Keterangan parameter:
<mr> : message reference dalam format integer
2.4.4.3. Menghapus Pesan SMS (AT+CMGD)
• Sintaks
AT+CMGD = <index>
• Respon
TA menghapus pesan dari lokasi <index> pada message storage.
OK
ERROR
Jika terjadi error berkaitan dengan fungsionalitas ME:
+CMS ERROR: <err>
Keterangan parameter:
<index> : nilai (dalam integer) dalam range dari nomor lokasi
yang didukung oleh associated memory
2.4.4.4. Menghapus Semua Pesan SMS (AT+CMGDA)
• Sintaks
AT+CMGDA = <type>
• Respon
OK
35
ERROR
Keterangan parameter:
“DEL READ” : menghapus semua pesan yang telah dibaca
“DEL UNREAD” : menghapus semua pesan yang belum dibaca
“DEL SENT” : menghapus semua SMS yang telah dikirim
“DEL UNSENT” : menghapus semua SMS yang belum terkirim
“DEL INBOX” : menghapus semua SMS yang diterima
“DEL ALL” : menghapus semua SMS
2.4.4.5. Mengatur Format Pesan SMS (AT+CMGF)
• Sintaks
AT+CMGF=[<mode>]
• Respon
TA menset parameter format input dan output dari pesan yang
digunakan
Keterangan Parameter:
<mode> : 0 untuk PDU mode; 1 untuk text mode
2.4.4.6. Menolak Panggilan yang Masuk (ATH)
• Sintaks
ATH[n]
• Respon
Memutuskan panggilan.
OK
36
Keterangan parameter:
<n> : 0 untuk memutuskan dari line dan mengakhiri
panggilan
2.4.4.7. Konfigurasi Clock Rendah (AT+CSCLK)
• Sintaks
AT+CSCLK = [<n>]
• Respon
OK
ERROR
Keterangan parameter:
<n> : 0 – menon-aktifkan slow clock; 1 – mengaktifkan
slow clock
2.5. Mikrokontroler
2.5.1. Pengertian Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan sebuah prosesor yang digunakan khusus untuk
kepentingan kontrol. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari
suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun
dari elemen-elemen dasar yang sama. Seperti umumnya komputer,
mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang
diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem
terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang
37
programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan
jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang
lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.
Beberapa fitur yang umumnya ada dalam mikrokontroler, yaitu:
RAM (Random Access Memory)
RAM digunakan oleh mikrokontroler untuk tempat penyimpanan
variabel. Memori ini bersifat volatile yang berarti akan kehilangan
semua datanya jika tidak mendapatkan catu daya.
ROM (Read Only Memory)
ROM seringkali juga disebut sebagai code memory karena berfungsi
untuk tempat penyimpanan program yang diberikan oleh user.
Register
Register adalah tempat penyimpanan nilai-nilai yang akan digunakan
dalam proses telah disediakan oleh mikrokontroller.
Special Function Register
Special Function Register adalah register khusus yang berfungsi untuk
mengatur jalannya mikrokontroller. Special Function Register ini
terletak pada RAM.
• Input dan Output Pin
Pin input adalah bagian yang berfungsi sebagai penerima sinyal dari
luar(sama seperti keyboard pada komputer), pin ini dapat dihubungkan
ke berbagai media inputan seperti keypad, sensor, dan sebagainya. Pin
38
output adalah bagian yang berfungsi untuk mengeluarkan sinyal dari
hasil proses algoritma mikrokontroler.
• Interrupt
Interrupt bagian dari mikrokontroler yang berfungsi sebagai bagian
yang dapat melakukan interupsi, sehingga ketika program utama
sedang berjalan, program utama tersebut dapat diinterupsi (melompat
ke program interrupt service routine). Beberapa interrupt pada
umumnya, yaitu :
1. Interrupt external : interupsi akan terjadi bila ada inputan dari pin
interrupt.
2. Interrupt timer : interupsi akan terjadi bila waktu tertentu telah
tercapai.
3. IInterrupt serial : interupsi yang terjadi ketika terima data saat
komunikasi serial.
2.5.2. Perbedaan Mikrokontroller dan Mikroprocessor
Meskipun memiliki fungsi dan kemampuan yang hampir sama, terdapat
beberapa perbedaan dari mikroprosesor dan mikrokontroller. Perbedaan
tersebut antara lain terdapat pada hal berikut ini:
1. Mikrokontroller lebih ditujukan pada hal yang bersifat khusus untuk
mengontrol dan memantau sesuatu yang lebih spesifik, sementara
mikroprosesor biasanya digunakan untuk keperluan sistem kontrol dengan
cakupan ruang lingkup yang lebih besar.
39
2. Sebagian besar mikrokontroller telah memiliki fasilitas yang telah
terintegrasi seperti RAM, ROM, serta I/O,berbeda dengan mikroprosesor
yang masih membutuhkan fasilitas lain sebagai komponen yang terpisah.
2.6. Komunikasi Serial
Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman data secara
satu per satu per waktu tertentu. Sehingga komunikasi serial hanya menggunakan 2
kabel data yaitu kabel data untuk pengiriman yang disebut transmit (Tx) dan kabel
data untuk penerimaan yang disebut receive (Rx). Kelebihan dari komunikasi serial
adalah jarak pengiriman dan penerimaan dapat dilakukan dalam jarak yang cukup
jauh dibandingan dengan komunikasi parallel tetapi kekurangannya adalah kecepatan
lebih lambat daripada komunikasi parallel.
Dalam komunikasi serial dikenal ada dua mode komunikasi serial:
a. Mode Sinkron.
Mode sinkron merupakan mode komunikasi yang pengiriman tiap bit data
dilakukan dengan menggunakan sinkronisasi clock. Pada saat transmitter hendak
mengirimkan data, harus disertai clock untuk sinkronisasi antara transmitter
dengan receiver.
b. Mode Asinkron.
Komunikasi asinkron serial merupakan sebuah protocol transmisi asinkronus,
dimana komunikasi ini tidak menggunakan clock, tetapi telah memiliki baud-rate
yang telah disepakati oleh masing-masing sistem yang sedang berkomunikasi.
40
Kerja dari komunikasi ini adalah, sinyal start dikirimkan pada saat sebelum data
dikirimkan, dan sinyal stop dikirimkan setelah setiap data selesai dikirimkan.
Sinyal start digunakan untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan untuk
menerima dan memproses data yang akan dikirimkan dan sinyal stop berguna
untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan data berikutnya.
Gambar 2.8 Ilustrasi Cara Kerja Komunikasi Serial Asinkron
2.7. Komunikasi I2C
2.7.1. Pengenalan I2C
I²C (Inter-Integrated Circuit) adalah multi-master serial komputer bus yang
diciptakan oleh Philips yang digunakan untuk melampirkan kecepatan rendah
peripheral ke motherboard, embedded sistem, atau ponsel. Sejak pertengahan
1990-an beberapa pesaing (misalnya Siemens AG (kemudian menjadi
Infineon Technologies AG), NEC, ST Micron, Motorola (kemudian menjadi
Freescale), Intersil, dll) membawa I²C produk di pasar. Pada 1 Oktober 2006,
tidak ada biaya lisensi yang diperlukan untuk menggunakan protokol I²C.
Gambar 2.9 Skema I2C dengan Satu Master dan Tiga Slave
41
I²C menggunakan hanya dua jalur open-drain 2 arah (bidirectional), Serial
Data Line (SDL) dan Serial Clock (SCL), dengan pull-up resistor. Tegangan
yang digunakan adalah 5 V atau 3.3 V.
I²C didesain memiliki 7-bit address dengan 16 reserved address, sehingga
memungkinkan ada 112 slave yang dapat berkomunikasi pada bus yang sama.
Umumnya I²C berkecepatan 100 kbit/s modus standar dan 10 kbit/s modus
kecepatan rendah. Revisi terakhir I²C dapat berkomunikasi dengan kecepatan
400 kbit /s, 1 Mbit/s, dan bahkan 3,4 Mbit/s.
2.7.2. Referensi Desain
Dalam perancangannya I2C menggunakan 2 jalur Clock (SCL) dan data
(SDA) yang masing-masing memiliki peran sebagai berikut:
• Master chip yang mengatur kerja komunikasi (clock).
• Slave chip yang diajak berkomunikasi.
Pada I2C dimungkinkan terdapat multi master dan multi slave.
Ada empat mode operasi untuk suatu perangkat bus, meskipun
kebanyakan perangkat hanya menggunakan satu peran dan dua mode:
• master mengirimkan - master mengirimkan data ke slave,
• master menerima - master menerima data dari salah satu slave,
• slave mengirimkan - slave pengiriman data ke master,
• slave menerima - slave menerima data dari master.
42
Gambar 2.10 Timing Diagram dari I2C
Master awalnya dalam mode mengirim akan mengirimkan start bit diikuti
dengan 7-bit alamat dari slave, yang akhirnya diikuti oleh satu bit untuk
memberitahu ingin menulis (0) atau membaca (1) ke atau dari slave.
Jika slave telah menerima data dengan benar maka slave akan menjawab
dengan sebuah ACK bit (logika low) untuk slave yang alamatnya benar.
Master kemudian berlanjut dengan mengirimkan atau mode menerima.
Alamat dan data byte yang dikirim dimulai bit yang paling signifikan
(MSB) menuju ke (LSB). Start bit ditandai oleh pemberian logika high
menuju ke logika low (Falling-Edge) dari SDA dengan SCL berlogik high,
stop bit ditunjukkan dengan logika low ke logika high (Rising-Edge) dari SDA
dengan SCL berlogika high.
Gambar 2.11 Master Menulis ke Slave
43
Jika master menulis data (1 byte) ke slave secara berulang maka slave
akan mengirimkan sebuah bit ACK untuk setiap penerimaan 1 byte data.
Dalam situasi ini, master dalam mode mengirim data dan slave dalam mode
menerima data.
Gambar 2.12 Master membaca dari Slave
Jika master ingin membaca dari slave secara berulang kali (lebih dari 1
byte), maka master harus mengirim bit ACK setelah sebuah byte diterima oleh
master, tetapi apabila master tidak ingin membaca data lagi dari slave, maka
master harus mengirim NACK setelah byte data terakhir. Dalam situasi ini,
master dalam mode menerima dan slave dalam mode mengirimkan.
Untuk menyelesaikan komunikasi master kemudian memberikan stop bit,
atau dapat mengirimkan start bit lagi untuk mempertahankan bus kontrol
untuk proses transfer data selanjutnya.
2.8. Komunikasi SPI
2.8.1. Referensi Desain
Serial Peripheral Interface atau SPI adalah komunikasi data serial secara
sinkron yang telah distandarkan oleh Motorola yang beroperasi secara mode
full-duplex atau dengan kata lain dapat berkomunikasi dua arah secara
44
bersamaan. Dalam komunikasi SPI terjadi pertukaran data perangkat
komunikasi antara master dan slave, di mana perangkat master berfungsi
sebagai pengatur jalannya komunikasi data dan slave sebagai perangkat yang
diajak komunikasi. Pada komunikasi SPI, memungkinkan untuk
berkomunikasi dengan beberapa slave dengan memanfaatkan pin chip select.
SPI kadang disebut sebagai "four wire" atau empat jalur, karena pada SPI
menggunakan empat buah jalur untuk berkomunikasi.
Gambar 2.13 Skema Jalur pada Komunikasi SPI
Jalur pada SPI:
• SCLK - serial Clock (output dari master)
• MOSI / SIMO - master Output, slave Input (output dari master)
• MISO / SOMI - Input master, slave Output (output dari slave)
• SS – pin pemilihan slave (aktif logic low , output dari master)
Alternatif penamaan yang banyak digunakan:
• SCK, CLK - Serial Clock (output dari master)
• DI, DI, SI - Serial Data In, Data Dalam Serial, Dalam
• SDO, DO, SO - Serial Data Out, Data Out, Serial Out
45
• NCS, CS, NSS, STE – pin pemilihan slave (aktif rendah; output dari
master)
Pada penggunaannya SDO pada master harus dihubungkan ke SDI pada
slave, dan sebaliknya. Pin pemilihan slave pilih akan aktif bila diberi logic
low.
2.8.2. Operasi
Komunikasi SPI dapat beroperasi pada satu perangkat master dengan satu
atau lebih perangkat slave.
Jika hanya ada satu perangkat slave maka pin SS dimungkinkan untuk
tetap berlogika low. Beberapa slave memerlukan falling-edge (logika high ke
logika low) dari pin pemilihan slave untuk memulai tindakan seperti pada IC
MAX124.
Kebanyakan perangkat slave memiliki output tri-state sehingga pin MISO
menjadi memiliki impedansi tinggi apabila perangkat tidak dipilih. Perangkat
tanpa output tri-state SPI tidak dapat berbagi segmen bus dengan perangkat
lain sehingga hanya satu slave yang dapat berkomunikasi dengan master.
2.8.3. Transmisi Data
Untuk memulai komunikasi, master mengkonfigurasi nilai clock yang
digunakan untuk kecepatan komunikasi. Kecepatan komunikasi SPI harus
menggunakan frekuensi kurang dari atau sama dengan frekuensi maksimum
dari perangkat slave. Frekuensi clock yang digunakan biasanya dalam kisaran
46
1-70 MHz. Kemudian, master akan memberikan logic low pada pin chip select
dari perangkat slave yang akan diajak berkomunikasi.
Pada setiap siklus clock, terjadi komunikasi data full-duplex:
• master mengirimkan satu bit data pada jalur MOSI, slave membaca data
tersebut dari jalur yang sama,
• slave mengirimkan satu bit data pada jalur MISO, master membaca data
tersebut dari jalur yang sama.
Gambar 2.14 Skema Komunikasi Data pada SPI
2.8.4. Polaritas dan Fase Clock
Gambar 2.15 Diagram Polaritas dan Fase Clock
Selain pengaturan frekuensi clock, master juga harus mengkonfigurasi
polaritas dan fase clock sehubungan dengan spesifikasi dari perangkat slave.
47
Pengaturan polaritas dan fase clock dapat dilakukan pada CPOL dan CPHA.
Sebagian besar vendor telah menggunakan penamaan ini.
Berikut merupakan mode konfigurasi untuk clock:
• Pada CPOL = 0, nilai awal clock adalah 0 (warna merah):
o untuk CPHA = 0, data dibaca ketika clock rising-edge (logika low ►
logika high), data dapat diubah ketika clock falling-edge (logika high
► logika low),
o untuk CPHA = 1, data dibaca ketika clock falling-edge (logika high ►
logika low) dan data dapat diubah ketika clock rising-edge (logika low
► logika high).
• Pada CPOL = 1 nilai awal clock adalah 1 (warna biru):
o untuk CPHA = 0, data dibaca ketika clock falling-edge (logika low ►
logika high), data dapat diubah ketika clock rising-edge (logika high
► logika low),
o untuk CPHA = 1, data dibaca ketika clock rising-edge (logika high ►
logika low) dan data dapat diubah ketika clock falling-edge (logika low
► logika high).
Kombinasi polaritas dan fase sering disebut sebagai mode yang umumnya
berjumlah sesuai dengan konvensi berikut:
48
Mode CPOL CPHA
0 0 0
1 0 1
2 1 0
3 1 1
Tabel 2.4 Mode Komunikasi SPI
2.9. LCD (Liquid Crystal Display)
2.9.1. Pengenalan LCD
LCD (Liquid Crystal Displays) adalah layar display yang mempunyai 2
lapisan material yang dipolarisasi dengan cairan semacam kristal. Bentuk
paling sederhana dari teknologi LCD ini terdapat di kalkulator yang kita
gunakan sehari-hari, atau penunjuk waktu (timer) pada microwave saat
memanggang kue, dan tampilan jam digital. Bentuk canggih yang masih dapat
kita nikmati di sekeliling kita ada pada layar monitor komputer dan laptop.
Liquid Crystal diterjemahkan kristal (kristal benda padat) cair. Pada tahun
1888, seorang ahli botani, Friedrich Reinitzer, menemukan fase yang berada di
tengah-tengah antara fase padat dan cair. Fase ini memiliki sifat-sifat padat
dan cair secara bersama-sama. Molekul-molekulnya memiliki arah yang sama
seperti sifat padat, tetapi molekul-molekul itu dapat bergerak bebas seperti
pada cairan. Fase kristal cair ini berada lebih dekat dengan fase cair karena
dengan sedikit penambahan temperatur (pemanasan) fasenya langsung
49
berubah menjadi cair. Sifat ini menunjukkan sensitivitas yang tinggi terhadap
temperatur. Sifat inilah yang menjadi dasar utama pemanfaatan kristal cair.
Jenis kristal cair yang digunakan dalam pengembangan teknologi LCD
adalah tipe nematic (molekulnya memiliki pola tertentu dengan arah tertentu).
Tipe yang paling sederhana adalah twisted nematic (TN) yang memiliki
struktur molekul yang terpilin secara alamiah (dikembangkan pada tahun
1967). Struktur TN terpilin secara alamiah sebesar 900. Struktur TN ini dapat
dilepas pilinannya (untwist) dengan menggunakan arus listrik.
2.9.2. Jenis-Jenis LCD
Ada macam-macam jenis LCD, yaitu
• Monochrome
LCD jenis ini sering kita jumpai di kalkulator, jam tangan digital, dan juga
ponsel-ponsel lama. Cara kerja monochrome di ponsel untuk
menghitamkan pixel adalah dengan memblokir cahaya yang akan keluar.
Salah satu kelebihan dari monokrom adalah konsumsi daya yang lebih
rendah dibandingkan dengan yang lain.
• Passive-Matrix Color Display
Kebanyakan handphone layar berwarna awalnya menggunakan teknologi
passive-matrix ini. Teknologi ini menggunakan sistem kawat yang berupa
vertikal dan horizontal untuk memberi daya/menerangkan sebuah pixel.
LCD ini mempunyai kelemahan di respon yang agak lambat, qualitas
50
tampilan kurang optimal dan kurang terang jika dibandingkan dengan tipe
layar active-matrix.
• Active Matrix Color Display
Active matrix memanfaatkan teknologi TFT (Thin Film Transistor) yang
pada umumnya dipakai untuk notebook. Layar TFT menempatkan
transistor di tiap-tiap pixel layar yang mampu dinyalakan dan dimatikan
secara individual, sehingga menghasilkan tampilan gambar yang lebih
tajam, terang, dan respon yang sangat cepat. Tetapi layar TFT
mempunyain kelemahan yakni lebih mahal dan lebih mengonsumsi daya
batterai. TFT adalah jenis LCD yang paling banyak digunakan hingga saat
ini.
• UFB
UFB (Ultra Fine & Bright), sebuah teknologi LCD yang diciptakan dan
diperkenalkan oleh Samsung pada tahun 2002. Dapat beroperasi hanya
dengan 3mW dimana jauh lebih sedikit mengonsumsi daya dibandingkan
TFT. Hal ini pastinya akan memperpanjang daya tahan baterai. Handphone
yang menggunakan tipe layar UFB akan mempunyai ukuran yang lebih
tipis. Ponsel yang menggunakan LCD jenis ini biasanya lebih tipis
dibanding ponsel yang menggunakan LCD jenis lain, hal ini karena UFB
hanya setebal 2,2 mm.
51
• OLED
OLED (Organic Light-Emitting Diode) juga dikenal sebagai LEP (Light-
Emitting Polymer) dan OEL (Organic Electro-Luminescence). Merupakan
teknologi layar generasi baru yang terdiri dari titik-titik polimer organik
yang memancarkan cahaya ketika diisi dengan listrik. Jika dibandingkan
dengan LCD, layar OLED mempunyai kelebihan yakni lebih tipis (hanya
sekitar 1 mm), ringan, terang, cepat, murah, dan mengonsumsi daya yang
lebih dikit karena tidak memerlukan cahaya belakang/backlight).
Kelemahan layar ini adalah sulit untuk melihat jika anda berada dibawah
sumber cahaya seperti matahari.
2.10. Kompas
Kompas adalah alat navigasi untuk mencari arah berupa sebuah panah penunjuk
magnetis yang bebas menyelaraskan dirinya dengan medan magnet bumi secara
akurat. Kompas memberikan rujukan arah tertentu, sehingga sangat membantu dalam
bidang navigasi. Arah mata angin yang ditunjuknya adalah Utara, Selatan, Timur, dan
Barat. Apabila digunakan bersama-sama dengan jam dan sekstan, maka kompas akan
lebih akurat dalam menunjukkan arah. Alat ini membantu perkembangan
perdagangan maritim dengan membuat perjalanan jauh lebih aman dan efisien
dibandingkan saat manusia masih berpedoman pada kedudukan bintang untuk
menentukan arah.
52
Lokasi magnet di Kutub Utara selalu bergeser dari masa ke masa. Penelitian
terakhir yang dilakukan oleh The Geological Survey of Canada melaporkan bahwa
posisi magnet ini bergerak kira-kira 40 km per tahun ke arah barat laut.
Gambar 2.16 Kompas
Bentuk sederhana dari kompas adalah sebuah jarum (atau juga bisa menggunakan
silet) yang kita beri muatan magnet (menggosok-gosokkan sebuah magnet di
sepanjang jarum secara searah) lalu diletakkan di permukaan air (supaya mengapung
kita bisa tusukkan ke sebuah gabus), maka secara ”ajaib” jarum itu akan menunjuk ke
arah utara selatan.
Bentuk kompas yang lebih modern adalah GPS (Global Position System) yaitu
alat yang langsung dapat menunjukkan posisi kita di permukaan bumi dengan bantuan
satelit yang berada di atas kita.
Kompas elektronik seperti Wayfinder menggunakan paten teknologi sensor
magnetis yang pertama kali dikembangkan oleh PNI, Inc untuk militer AS. Teknologi
ini disebut "magneto-induktif" dan merupakan kemajuan terbesar dalam teknologi
kompas sejak fulxgate diciptakan 60 tahun lalu.
53
Magneto-induktif yaitu teknologi elektronik yang dapat merasakan perbedaan
medan magnet bumi yang disebabkan oleh unsur eksternal seperti bahan-bahan ferro-
magnetik dan medan magnet yang dihasilkan oleh sistem elektronik. Wayfinder
kompas digital ini memiliki mikrokontroler yang tertanam untuk mengurangi medan
magnet dari sistem elektronik (distorsi) dan medan magnetik bumi semakin dikuatkan
sehingga kompas dapat secara akurat membaca arah mata angin.
Kinerja sebuah kompas akan sangat tergantung pada lokasi instalasi. Sebuah
kompas sangat bergantung pada medan magnet bumi untuk menentukan arah. Setiap
distorsi medan magnet bumi dengan sumber-sumber magnet lain seperti kumparan
pada motor harus dikompensasi dalam rangka untuk menentukan arah yang akurat.
Sumber medan magnet di mobil Anda termasuk magnet permanen, motor, arus listrik
dc atau ac, dan logam ferro-magnetik seperti baja atau besi. Kesalahan pembacaan
kompas dapat dikurangi dengan menempatkan kompas jauh dari sumber-sumber
magnet.
Beberapa efek dari luar dapat dikompensasikan dengan cara mengkalibrasi
kompas pada lokasi yang ditetapkan. Namun, beberapa gangguan tidak mungkin
dikompensasi, misalnya gangguan gerak yang dihasilkan oleh logam magnetik, arus
listrik atau dekat jaringan listrik. Magnetic shielding dapat digunakan untuk gangguan
dari motor atau audio speaker. Cara terbaik untuk mengurangi gangguan adalah jarak,
yaitu dengan menjauhkan kompas dari sumber-sumber medan magnet lain dan jangan
pernah melapisi kompas magnetis dengan lapisan metalik atau logam.
54
2.11. Keypad dan Encoder
Keypad adalah seperangkat tombol yang disusun dalam satu blok yang biasanya
berisi angka, simbol lain, dan beberapa huruf-huruf abjad. Jika tombol-tombol
tersebut kebanyakan berisi angka, maka juga dapat disebut keypad numerik. Keypad
banyak ditemukan pada alfanumerik keyboard dan perangkat lain seperti kalkulator,
kombinasi kunci dan telepon, yang sebagian besar memerlukan input numerik.
Sesuai dengan persetujuan untuk standarisasi, tombol pada keypad gaya
kalkulator diatur sedemikian rupa sehingga 123 ada di baris bawah. Sebaliknya,
tombol 123 pada telepon berada di bagian atas. Juga tombol * (bintang) dan #
(octothorpe) pada kedua sisi angka nol.
Keypad juga sering digunakan sebagai perangkat input utama untuk embedded
microcontrollers. Keypad sebenarnya terdiri dari sejumlah saklar, terbagi menjadi
beberapa baris/kolom yang diatur sedemikian rupa.
Gambar 2.17 Struktur Fisik Keypad
55
Encoder adalah sebuah alat yang melakukan konversi data dari satu bentuk ke
bentuk lainnya. Salah satu contohnya encoder keypad, encoder ini akan melakukan
perubahan terhadap penekanan yang dilakukan pada keypad menjadi seurutan logika
data.
2.12. MMC (Multi Media Card)
2.12.1. Penjelasan Umum
Multi Media Card (MMC) adalah media penyimpanan dan komunikasi
data yang kecil yang dirancang untuk aplikasi seperti pada mainan elektronik,
PDA, kamera digital, telepon seluler, digital recorders, dan lain sebagainya.
Tujuan dari fiturnya adalah mobilitas yang tinggi serta performa yang tinggi
dengan biaya yang relatif rendah.
Komunikasi MMC menggunakan 7 pin serial bus yang dirancang untuk
beroperasi pada tegangan rendah. Protokol komunikasi didefinisikan sebagai
suatu bagian dari standar ini dan disebut sebagai mode MultiMedia Card.
Untuk kompabilitas, sebagai tambahan untuk mode MultiMedia Card, terdapat
sebuat protocol komunikasi yang berbasis pada standar SPI.
2.12.2. Mode SPI pada MMC
SPI mode terdiri dari sebuah protocol komunikasi opsional yang terdapat
pada Flash-based MultiMedia Card. Mode ini merupakan bagian dari protocol
MultiMedia Card yang dirancang untuk berkomunikasi dengan jalur SPI.
Interface ini dipilih ketika pertama kali command reset setelah dinyalakan dan
tidak bisa diubah ketika sudah menyala.
Implementasi SPI pada MultiMedia Card menggunakan subset dari
protocol MultiMedia Card dan command set. Standar ini ditujukan untuk
digunakan oleh system yang hanya memerlukan satu card saja dan memiliki
kecepatan transfer data yang lebih rendah (dibandingkan dengan
56
MultiMediaCard protocol based system). Dari sudut pandang aplikasi,
keuntungan dari mode SPI adalah kemampuan untuk menggunakan off-the-
shelf host (sudah terstandar). Kerugiannya adalah performa yang kalah dari
MultiMediaCard protocol based system (misalnya dari jumlah card).
Konsep dasar Multi Media Card adalah mengirim data melalui jalur-jalur
komunikasi. Jalur-jalur komunikasi tersebut adalah:
• CLK: dengan setiap cycle dari sinyal ini pengiriman sebuah bit pada
command dan data lines telah dilakukan.
• CMD: jalur command yang dua arah yang digunakan untuk inisialisasi
card dan data transfer command.
• DAT: merupakan jalur data bidirectional. Sinyal DAT beroperasi pada
mode push-pull.
2.12.3. Sistem File FAT-16
Sistem file FAT16 diperkenalkan pada MS-DOS pada tahun 1981.
Awalnya dirancang untuk menangani file di floppy drive, dan telah memiliki
modifikasi kecil selama bertahun-tahun sehingga dapat menangani hard disk.
Keuntungan terbesar dari FAT16 adalah bahwa kompatibel di berbagai sistem
operasi, termasuk Windows 95/98/ME, OS / 2, Linux, dan beberapa versi
UNIX. Masalah terbesar dari FAT16 adalah bahwa ia tetap kerja maksimum
pada setiap partisi, sehingga penggunaan hard disk menjadi lebih besar,
ukuran setiap cluster harus mendapatkan lebih besar ruang. Dalam 2-GB
partisi, masing-masing cluster adalah 32 kilobyte, yang berarti bahwa file
terkecil sekalipun pada partisi akan mengambil ruang 32 KB. FAT16 juga
tidak mendukung kompresi, enkripsi, atau keamanan yang canggih dengan
menggunakan daftar kontrol akses.
Media dengan kapasitas antara 16 MB sampai dengan 2 GB bisa
menggunakan sistem file FAT 16. Setiap FAT16 memiliki komponen sebagai
berikut :
57
• Reserved region, yang mengandung boot sector,
• FAT region, yang berisi table FAT,
• Root directory,
• File dan directory data region yang menyimpan file dan subdirectory.
Bagian-bagian dalam FAT-16 yang perlu diketahui:
1. Reserved Region,
2. BIOS Parameter Block,
3. Boot Code,
4. Boot Signature,
5. File Allocation Table Region,
6. Root Directory Region,
7. File and Directory Data Region.
2.11.3.1. Reserved Region
Reserved region merupakan bagian pertama pada FAT 16 yang
terdiri dari sebuah sektor tunggal yang disebut boot sector. Alamat
boot sector dimulai dari suatu nilai LBA yang disimpan di tabel
partisi MBR (Master Boot Record). Pada media yang tidak memiliki
master boot record, boot sector disimpan pada sector yang pertama.
Boot sector terdiri dari sebuah BIOS Parameter Block (BPB) yang
merupakan area yang terlah dipesan untuk boot code dan sebuah boot
signature.
2.11.3.2. BIOS Parameter Block
BPB adalah sector yang berisi informasi-informasi penting
tentang MMC khusunya format (file sistemnya) yang akan
digunakan. Data pada BIOS parameter block (BPB) terdapat pada
byte ke 11 sampai 35 boot sector.
58
Byte Deskripsi Ukuran Keterangan
11 Jumlah byte per
sector
2 Umumnya digunakan
512 byte
13 Jumlah sector per
cluster
1 Nilai yang
dimungkinkan 1, 2, 4,
8, 16, 32, 64, dan 128.
14 Jumlah Reserve
Sektor
2 Biasanya 1
16 Jumlah FAT 1 Umumnya digunakan 2
17 Jumlah maksimum
data yang
dimasukan pada
root directory
2 Umumnya digunakan
512 byte
22 Jumlah sector per
FAT
2 Jumlah pada sebuah
FAT
Tabel 2.5 Struktur dari Boot Sector FAT16
2.11.3.3. Boot Code
Lokasi 62 sampai dengan 509 (448 byte) menyimpan boot code.
Jika tabel partisi menandakan kalau sebuah volume dapat di-boot,
pada boot up, kode yang dapat dieksekusi pada MBR loncat ke boot
code pada volume boot sector. Boot code me-load sistem operasi.
2.11.3.4. Boot Signature
Pada boot sector yang valid, byte ke-510 akan bernilai 55h dan
byte ke-511 akan bernilai AAh. Untuk media dengan ukuran sector
per cluster-nya lebih besar dari 512 byte, lokasi ini akan tetap sama
walaupun bukan byte terakhir pada sektor.
2.11.3.5. File Allocation Table Region
59
File Allocation Table pada sistem tabel FAT 16 umumnya
memiliki 2 copy yang identik. Setiap tabel FAT memiliki 16 bit entry
untuk setiap volume cluster data. File yang membutuhkan beberapa
cluster menggunakan FAT untuk me-maintain sebuah record dari
cluster yang digunakan oleh setiap file.
2.11.3.6. Root Directory Region
Dalam sebuah volume FAT 16, sektor-sektor setelah tabel FAT
terdapat root directory. Root directory umumnya bisa menyimpan
sampai dengan 512 masukkan dengan ukuran masing-masing 32
byte. Jika ukuran sector adalah 512 byte maka root directory
memerlukan 32 sektor. Root directory memiliki informasi tentang
file dan subfolder.
Byte
Ukuran
(byte) Penjelasan
1 8 Nama file
9 3 Extension file
12 1 Attribute (hidden file, read only, dan lainnya)
13 1 Dipesan oleh windows
14 1
15 2 jam pembuatan
17 2 tanggal pembuatan
19 2 tanggal terakhir akses
21 2 dipesan oleh FAT32
23 2 Jam terakhir kali ditulis
25 2 Tanggal terakhir kali ditulis
27 2 Start cluster
29 4 Ukuran file
Tabel 2.6 Struktur dari Root Directory FAT16
60
2.11.3.7. File and Directory Data Region
Sektor- sektor setelah root directory dikelompokkan menjadi data
cluster. Sebuah data cluster bisa terdiri dari satu atau beberapa sektor.
Karena FAT memiliki masukkan untuk masing-masing cluster dan
memesan dua masukkan pertama untuk tujuan lain, maka data cluster
yang pertama merupakan cluster ke dua dengan yang sisanya mengikuti
urutan dari cluster ke tiga dan seterusnya. File dan subdirectory disimpan
pada cluster.
2.13. Algoritma Perhitungan Jarak dan Sudut antara Dua Titik
2.13.1. Garis Lintang
Garis lintang suatu tempat di permukaan bumi adalah jarak sudut utara
atau selatan dari garis khatulistiwa. Garis lintang biasanya dinyatakan dalam
derajat (ditandai dengan °) berkisar dari 0° di khatulistiwa sampai 90 ° pada
Kutub Utara dan Kutub Selatan. Garis lintang Kutub Utara adalah 90° N dan
garis lintang Kutub Selatan adalah 90° S. Secara historisnya, para pelaut
menghitung garis lintang di belahan bumi utara dengan melihat Bintang Utara
Polaris dengan menggunakan alat sextant dan sight reduction tables untuk
menghilangkan kesalahan ketinggian mata dan pembiasan atmosfer.
Umumnya, ketinggian dari Polaris dalam derajat busur di atas cakrawala
adalah lintang dari si pengamat.
2.13.2. Garis Bujur
Mirip dengan garis lintang, garis bujur dari suatu tempat di permukaan
bumi adalah jarak sudut timur atau barat dari meridian utama atau meridian
61
Greenwich. Bujur biasanya dinyatakan dalam derajat (ditandai dengan °)
berkisar dari 0° di meridian Greenwich sampai 180° timur dan barat. Sydney,
Australia, misalnya, memiliki sekitar bujur 151° timur. New York City
memiliki bujur sekitar 74° barat. Dahulu pelaut berjuang untuk menentukan
bujur tepat. Masalah ini dipecahkan dengan penemuan marine chronometer.
Garis bujur dapat diketahui jika waktu yang tepat dari pengamatan diketahui.
2.13.3. Algoritma Perhitungan Jarak antara Dua Titik Menggunakan Rumus
Haversine
Rumus Haversine adalah persamaan yang penting dalam bidang navigasi,
formula ini dapat memberikan jarak lingkaran besar antara dua titik pada
sebuah bentuk bola dari garis lintang dan garis bujur.
Nama rumus ini berasal dari kenyataan bahwa rumus tersebut biasa ditulis
dalam bentuk fungsi haversine, atau haversin(θ) = sin2(θ/2). Secara historis,
haversine, mungkin, memiliki sedikit keuntungan, yaitu nilai maksimum
adalah satu, sehingga nilai-nilai dari tabel logaritmiknya bisa berakhir pada
nol.
Rumus ini hanyalah suatu perkiraan apabila diterapkan pada bumi, karena
bumi bukanlah bola sempurna: jari-jari bumi R bervariasi dari 6.356,78 km di
kutub ke 6.378,14 km di ekuator. Terdapat sedikit koreksi, biasanya sebesar
0,1% (dengan asumsi mean geometrik R = 6.367,45 km yang digunakan),
karena ini bumi sedikit berbentuk lonjong dan tidak benar-benar berbentuk
bulat.
62
Dengan rumus Haversine, jarak antara 2 titik pada permukaan bola dapat
diketahui, maka rumus Haversine ini sering digunakan pada bidang navigasi
untuk perhitungan jarak titik-titik di permukaan bumi. Dengan
mengasumsikan bahwa bumi berbentuk bulat sempurna dengan jari-jari R
(6.367,45 km) dan lokasi dari 2 titik di koordinat bola (lintang dan bujur)
masing-masing adalah lon1, lat1 dan lon2, lat2 (lon dari longitude dan lat dari
latitude), maka rumus Haversine dapat dituliskan dengan menggunakan fungsi
atan2, menjadi:
∆ 2 1 (2-1)
∆ 2 1 (2-2)
sin ∆ cos 1 cos 2 sin ∆ (2-3)
2 2 √ , √1 (2-4)
(2-5)
keterangan:
• lon1 adalah bujur dari titik 1,
• lat1 adalah lintang dari titik1,
• lon2 adalah bujur dari titik 2,
• lat2 adalah lintang dari titik2,
• ∆ adalah selisih bujur dari kedua titik,
• ∆ adalah selisih lintang dari kedua titik,
• d adalah jarak antara dua titik (jarak melingkar dari bentuk bola),
63
• R adalah radius dari bentuk bola,
Paramater lon1, lat1 dan lon2, lat2 menggunakan bentuk radian. Untuk
mengkonversi dari bentuk derajat ke bentuk radian dapat dilakukan dengan
mengalikan nilai derajat dengan . Untuk mengubah kembali dari bentuk
radian ke derajat dapat dilakukan dengan mengalikan nilai radian dengan .
Dalam deskripsi rumus di atas menggunakan fungsi atan2(y,x), atau inverse
tangent dari y/x, dengan fitur tambahan untuk menentukan di kuadran mana
sudut tersebut berdasarkan pada tanda pada x dan y.
2.13.4. Perhitungan Sudut Antara Dua Titik Terhadap Kutub Utara Bumi
Algoritma untuk menghitung sudut antara dua titik adalah sebagai berikut:
1 2 sin 1 2 cos 2 , cos 1
sin 2 sin 1 cos 1 2 , 2 (2-8)
keterangan:
• lon1 adalah bujur dari titik 1,
• lat1 adalah lintang dari titik 1,
• lon2 adalah bujur dari titik 2,
• lat2 adalah lintang dari titik 2,
• tc1 adalah arah sudut dari titik 2 terhadap titik 1
• pi adalah konstanta 3.141596…
64
Untuk algoritma di atas menggunakan referensi lintang Utara dan bujur
Timur sebagai positif dan lintang Selatan dan bujur Barat sebagai negatif,
sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.