2009100451SKBab2

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1.

Braille

Tulisan

braille

dikembangkan oleh

Louis

Braille

pada

tahun

1834.

Braille

merupakan sistem

tulisan

yang

terdiri dari

titik-titik

timbul

yang

dimaksudkan

untuk

memungkinkan tunanetra membaca dengan

cara diraba

menggunakan

ujung-ujung jari.

(Didi Tarsidi 24 Juni 2008 Sistem Tulisan Braille internet)

Tunanetra menurut definisi Jernigan (1994) adalah “An individual may properly

be said to be "blind" or a "blind person" when he has to devise so many alternative

techniques

that is, if

function

efficiently

that

his pattern of daily living is

substantially altered.”

(http://d -tarsidi.blogspot.co m/2007/07/ko m puterdanketunanetraan.ht m l )

Teknik yang sering digunakan oleh para tunanetra untuk membaca adalah

dengan

memanfaatkan indera

pendengaran

serta

indera

peraba,

misalnya

dengan

menggunakan tulisan braille.

Braille

pada

mulanya

tersusun dari

6 titik

seperti

pada

gambar

2.1. Namun

tulisan braille dengan format enam titik memiliki beberapa kelemahan yaitu tidak dapat

membedakan antara

huruf kapital dan

huruf kecil

jika

hanya menggunakan 1 karakter.

Penulisan angka

memerlukan karakter

tambahan

untuk membedakan antara angka dan

huruf. Tulisan dengan enam titik hanya memiliki kombinasi karakter yang dapat

dimunculkan sebanyak 64 buah kombinasi saja. Oleh karena

itu sistem

tulisan braille

saat ini dikembangkan menjadi sistem 8 titik, dengan demikian kombinasi yang dapat

dibentuk dari sistem 8 titik adalah 256 karakter seperti pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Sistem 6 titik dan sistem 8 titik

Ada 4 buah format braille, format tersebut antara lain Literary Braille Code, the

Nemeth

Braille

Code,

Computer

Braille

Code

(CBC), and

the

Music

Braille

Code.

Format braille tersebut berfungsi untuk

merepresentasikan tulisan-tulisan yang berbeda.

Literary Braille Code digunakan untuk literatur fiksi dan non

fiksi. the Nemeth Braille

Code digunakan untuk merepresentasikan simbol

matematika yang tidak terdapat pada

literary Braille Code serta untuk penulisan persamaan-persamaan matematika. Computer

Braille

Code

digunakan

untuk

menuliskan

catatan-catatan yang

berhubungan

dengan

komputer, Music Braille Code digunakan untuk merepresentasikan simbol simbol dalam

musik. Perbedaan – perbedaan kode braille yang ada membuat The Braille Authority of

North

America

(BANA)

mengembangkan format

Unified

Braille

Code

(UBC)

yang

berbasiskan

titik

yang

dapat

merepresentasikan 256

simbol

yang

berbeda

yang

digunakan pada penelitian ini. (

http://6dotbraille.co m /6 -dot -braille -alphabet.ht ml )

Hasil

penelitian

Simon

Huertas

(1998)

menunjukkan bahwa

kecepatan

membaca rata-rata

tunanetra pembaca

Braille

yang

berpengalaman adalah 90-115 kata

per menit dibandingkan dengan 250 - 300 kata per

menit untuk manusia yang membaca

secara

visual.

Gambar

2.2

merupakan

simbol

yang

dibentuk dari Unified

braille

code

(UBC)

Gambar 2.2 Unified Braille Code dengan 8 titik

2.2.

Refreshable Braille Display

Refreshable

braille

display

merupakan suatu

transducer

yang

dapat

menampilkan

huruf

dan

atau

angka

braille sesuai

dengan data

yang

diterima.

Display

tersebut digunakan untuk menampilkan

karakter dalam satu baris, tergantung pada

jumlah cell dari setiap baris, umumnya antara 18 – 60 karakter. Gambar 2.3

merupakan

contoh refreshable braille display yang terdiri dari 42 karakter.

Gambar 2.3 Refreshable Braille Display

Tegangan

akan

diubah

menjadi

perubahan

bentuk

secara

mekanik

pada

braille

cell.

Hal

ini

dimungkinkan akibat dari

bahan piezoactuator.

Piezoactuator

merupakan

bahan yang dapat berubah bentuk apabila diberikan tegangan listrik. Bekerja secara dua

arah,

tekanan

menghasilkan tegangan

dan

sebaliknya

tegangan

akan

menyebabkan

perubahan

bentuk.

Gambar

2.4

menunjukan cara

kerja

dari

piezzo

actuator.

piezzo

electric ditemukan oleh Jacques dan Pierre Curie bersaudara pada tahun 1880.

Gambar 2.4 Keadaan bahan Piezzo actuator saat sebelum dan sesudah

diberi arus

Gambar 2.5 Modul braille cell B11

Gambar

2.5

menunjukkan salah

satu

modul

Braille

cell

B11

produksi

metec.

Modul

Braille cell

B11

tersusun

dari

shift

bit

untuk

mengendalikan

titik

serta tombol masukan. Pengiriman data pada modul B11 dilakukan secara serial dengan

protokol komunikasi

Serial

Interface

peripheral

(SPI).

Gambar

2.6

menujukkan blok

diagram sebuah braille cell B11

Din

Strobe

Clock

Dout

High Voltage Input

Gambar 2.6 Pin Braille cell B11

Data

yang

masuk ke

shift

terjadi

saat

sinyal strobe

bernilai low.

Saat

strobe mengalami transisi rising edge maka data pada shift register akan ditampilkan ke

output dan data tertahan.

Ketika strobe bernilai high maka input button akan tertahan dan clock selajutnya

akan

mengeluarkan

data

pada

Dout.

Data

Dout

berubah saat

transisi

falling

edge

pada clock. Pembacaan data pada button tanpa pengiriman data baru dapat dilakukan

dengan

cara

membuat pin clock dalam keadaan high

dan strobe

berubah dari

low

high.

2.3.

Serial Peripheral Interface (SPI)

Gambar 2.7 Komunikasi SPI dengan master dan slave yang saling bebas

Serial

peripheral

interface atau

SPI

bus

adalah

komunikasi data

serial

sinkron

yang dinamakan oleh Motorola dan dapat dioperasikan secara full duplex. Pada SPI, alat

yang

berkomunikasi dibedakan

menjadi

master

dan

slave.

Pada

komunikasi

ini

dimungkinkan

terdapat

banyak

slave

dengan

menggunakan jalur

SS.

Gambar

2.7

menunjukan komunikasi SPI

antara master

dengan banyak

slave

dengan pin

SS untuk

memilih slave.

Gambar 2.8

merupakan timing

diagram dari komunikasi SPI.

Pada komunikasi

SPI terdapat jalur MOSI, MISO, SCK dan SS. Master mengatur polaritas clock (CPOL)

dan

fase clock

(CPHA) dalam

berkomunikasi.

Jika

CPOL =0

maka

clock

akan

’low’

saat idle sedangkan jika CPOL = 1,

maka clock akan ’high’ saat

idle. CPHA akan

menentukan waktu sampling saat komunikasi berlangsung. Jika CPHA= 0 dan CPOL=0

maka

data

disampling

ketika

clock

rising

dan

data

pada

jalur

MOSI/MISO

berubah

ketika clock

falling. Jika

CPHA= 0

dan

CPOL=1

maka

data

disampling

ketika clock

falling dan data pada jalur MOSI/MISO berubah ketika clock rising. Jika CPHA =1 dan

CPOL=0

maka

data disampling

ketika clock

falling

dan

data

pada

jalur MOSI/MISO

berubah ketika clock rising. Jika CPHA =1 dan CPOL=1

maka data disampling ketika

clock

rising

dan

data

pada

jalur

MOSI/MISO

berubah ketika

clock

falling.Saat

komunikasi akan

dimulai

maka

master

akan

memberikan

sinyal

’low’

pada

jalur

SS.

Data

dikirim dari master ke

slave

melalui

jalur

MOSI dengan sinkronisasi clock

pada

jalur

SCK.

Secara

bersamaan data

dari

slave akan

diterima oleh master

melalui jalur

MISO.

Gambar 2.8 SPI Timing Diagram

2.4. MultiMedia Card (MMC)

MMC merupakan sebuah flash memory card yang memiliki ukuran 24 mm x 32

mm x 1,4 mm, yang digunakan untuk media penyimpanan. Pada awalnya MMC hanya

dapat digunakan

untuk

satu

bit

serial

interface.

Namun

pada MMC

versi

4.3

dapat

mengirim 4 atau 8 bit data pada waktu yang bersamaan.

MMC

memiliki 7

pin serial interface

dan

protokol

untuk

komunikasi

yaitu

MMC mode dan SPI mode. Keduanya memiliki kecepatan maksimum clock sebesar 20

MHz.

Konfigurasi pin pada MMC ditunjukan pada gambar 2.9.

Nomor pin

Nama

Tipe

Fungsi pin

Input

Chip Select

Input

Data Input

VSS

Supply

GND

VDD

Supply

VCC

SCLK

Input

Clock

VSS2

Supply

GND

Output,PushPull

Data Output

Tabel 2.1 Fungsi pin MMC pada SPI mode

Gambar 2.9 Konfigurasi pin MMC

2.5. Fitur- fitur MMC

2.5.1. Clock Frequency

Dengan clock frekuensi yang

maksimum dari 20 MHz

sampai 26 MHz dan 52

MHz

memungkinkan pemindahan data yang cepat. Beroperasi pada

mode 52 MHz

bit , data dapat dipindahkan hingga 52 MBps (416 Mbits/sec), yang berarti 20 kali lebih

cepat dibandingkan standar MMCA versi 3.31.

2.5.2. Bus Width yang Lebar

Pada versi 4.0 MMC mobile memiliki bus width dengan perkalian yang baru (x1,

x4,

atau

x8)

memungkinkan host

untuk

merancang

secara

fleksibel.

MMCmobile

merupakan standar memory card berukuran kecil yang dapat dioperasikan pada tegangan

ganda 3 / 3.3 volt dan 1,8 volt. (sumber : jurnal tekno halaman 25-30)

2.6. Register

Pada MMC terdapat beberapa internal

fungsi yang berbeda. Pada beberapa MMC produksi seperti Sandisk atau Hitachi

terdapat

beberapa

internal register

yang

tidak

tersedia.

Secara

umum

terdapat 6

buah

a. Operation Condition Register (OCR)

OCR memiliki panjang 32 bit. OCR memberikan informasi pada host mengenai

tegangan

VDD

pada

MMC

card.

Tiap

kenaikan

bit

pada

OCR

mewakili kenaikan

100mV pada VDD.

Card Identification Register (CID)

CID

memiliki

panjang

128

bit.

CID

memberikan

informasi

pada host mengenai ID dari MMC. Register CID tidak dapat ditulis oleh

host, dan telah

dibuat / ditentukan oleh produsen.

Relative Card Address Register (RCA)

RCA

digunakan

untuk

menentukan alamat

relatif pada

mode

MMC.

FFFFh. Pada mode SPI register RCA tidak dapat digunakan. Signal CS digunakan untuk

memilih MMC dalam komunikasi secara SPI.

Card Specific Data Register (CSD)

CSD

memiliki

besar

128

bit.

CSD

berisi

informasi mengenai versi

Multimedia

Card

Ascociation

(MMCA)

yang

digunakan pada

kartu.

CSD

juga

menginformasikan

besar

kapasitas

MMC,

kelas-kelas

perintah

yang

didukung,

waktu

akses, besar blok data yang dapat dikirim/diterima.

Driver Stage Register (DSR)

DSR merupakan register 16 bit yang digunakan untuk mengatur kemampuan bus

drive.

Status Register

Status register memiliki besar 32 bit. Status register berfungsi untuk menyatakan

status error dari MMC pada saat berkomunikasi pada mode MMC.

2.7.

Command

Tabel 2.2 Format perintah pada SPI

mode

Tabel 2.2

merupakan

format perintah yang dikirimkan pada SPI mode dari host

ke MMC. Bit ke 47 merupakan start bit yang selalu bernilai 0. Bit ke 46 bernilai 1 untuk

menandakan perintah dari host. Bit 45 sampai bit 40 merupakan command yang dikirim.

Nilai command diambil dari CMD yang dikirimkan. Bit selanjutnya yaitu bit 39 sampai

bit

merupakan argumen

yang

diberikan sesuai

dengan CMD

yang

dikirimkan. Bit

sampai 1

merupakan CRC7, pada SPI mode CRC7 digunakan hanya pada

saat

pengiriman CMD0 sedangkan pada perintah lainnya CRC7 tidak diperhatikan dan dapat

berupa data sembarang.

Untuk mengirimkan

perintah

CMD13 maka

bit ke-47

sampai

ke-40

bernilai

01001101(4Dh). Bit ke-47 merupakan start bit, bit ke-46 merupakan perintah dari host,

dan bit ke-45 sampai bit ke-0

merupakan nilai 13 pada CMD13. Pada CMD 13

tidak

memerlukan argumen

maka

argumen

diberi

nilai

00h.

Pada

CMD13

CRC

tidak

diperhatikan dan

bit

ke 0

merupakan end bit

yang bernilai 1.

Jadi

untuk mengirimkan

CMD13 maka perlu dilakukan SPI sebanyak 6 kali yaitu mengirimkan 4Dh, 00h, 00h,

00h, 00h, dan 95h

2.8. Responses

Perintah yang telah dikirim pada MMC, akan ditanggapi dengan respon tertentu.

Respon selalu diawali dengan MSB menuju LSB. Terdapat 5 buah tipe respon yaitu R1,

R2, R3, R4, dan R5.

Tiap respon memiliki panjang bit data

yang berbeda. Pada mode

MMC, respon yang diberikan berbeda dengan respon pada mode SPI. Data respon pada

mode MMC lebih panjang daripada data respon pada mode SPI.

2.9.

Mode SPI

Mode

SPI

merupakan salah

satu

protokol

yang

dapat

digunakan

dalam

komunikasi antara host dengan MMC.

Pada mode SPI,

perintah dikirim dalam bentuk

blok data. Besar data yang dikirim merupakan data sebesar 8 bit yang dikirimkan secara

berurutan. Perintah pada mode SPI sama dengan perintah mode MMC. Namun terdapat

beberapa perintah pada

mode MMC

yang tidak dapat digunakan pada mode SPI. Pada

mode SPI CRC tidak digunakan dalam pengiriman dan

penerimaan data. Namun CRC

tetap disertakan dengan nilai sembarang pada pengiriman perintah ataupun data dalam

komunikasi mode SPI.

2.9.1. Format respon pada mode SPI

Berbeda dengan MMC mode pada SPI

mode, panjang data respon

yang

diberikan MMC ke host lebih sedikit. Berikut format R1 atau R1b pada SPI mode :

Gambar 2.10 Format respon R1 pada SPI mode

Respon R1 atau R1b pada

mode SPI terdiri dari 8 bit dimana tiap bit

mewakili

kondisi yang terjadi pada MMC sesuai dengan gambar 2.10. Respon R1 digunakan pada

semua perintah pada mode SPI kecuali pada perintah CMD13. Pada perintah CMD13,

respon yang diberikan respon R2 yang memiliki format seperti gambar 2.11.

Gambar 2.11 Format respon R2 pada SPI mode

Perintah CMD13 (SendStatus_CMD) yang telah diterima MMC akan ditanggapi dengan

respon R2. Respon R2 terdiri dari 16 bit data, dimana 8 bit data pertama merupakan R1

sedangkan 8 bit data kedua merupakan status dari MMC.

2.10. Format Token

Pada pengiriman perintah ataupun penerimaan blok data digunakan suatu

struktur

yang

disebut

dengan

token

untuk

menunjukan data

dan

respon

dari

MMC.

Terdapat 3 tipe token yaitu data token, data_response token, dan data_error token.

2.10.1. Data Token

Blok data

yang dikirim/diterima oleh host dikirim

dengan MSB terlebih dahulu.

Blok data pada mode SPI disebut dengan data token. Data token terdiri dari Start Block

token

(1byte) blok data

byte atau lebih) dan

nilai CRC (2byte). Berikut

tipe-tipe

token yang diberikan MMC dalam transaksi data.

Tipe Token

Tipe transaksi

Nilai (hex)

Start Block

Single Block read

Multiple block read

Single Block write

Multiple block write

Stop Tran

Multiple block write (end)

Tabel 2.3 Nilai Start Block dan Stop Tran

2.10.2. Data_response token

Setelah menerima data token, MMC akan merespon dengan 1byte data_response

token. Berikut nilai tiap bit pada data_response token :

Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

Status

Tabel 2.4 Format data respon

Status :

010=Data diterima

101=CRC error

110=Write error

2.10.3. Data_error token

Data_error

token memiliki besar 8

bit data. Data_error token

diberikan MMC

karena

terjadi

error

pada

proses

pengiriman data.

Format dari

data_error token

dapat

dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12 Format token untuk data_error

2.11.

Sistem file

Setiap aplikasi dalam komputer pada umumnya perlu menyimpan informasi dan

menggunakan kembali informasi tersebut. Ketika sebuah proses sedang berjalan, proses

tersebut dapat menyimpan sejumlah informasi pada space address sendiri. Permasalahan

yang terjadi ketika menyimpan informasi pada space address tersendiri adalah kapasitas

penyimpanan informasi terbatas pada ukuran dari virtual space address. Untuk aplikasi

yang tidak

memerlukan kapasitas penyimpanan yang besar, mungkin

hal

tersebut tidak

menjadi

masalah,

namun

bagi

beberapa

aplikasi

besar

seperti

pada

pemesanan tiket

penerbangan dan banking kapasitas penyimpanan data tidak akan cukup.

Permasalahan kedua ketika menyimpan informasi langsung dalam space address

proses yang sedang berjalan adalah ketika proses tersebut telah berhenti berjalan,

informasinya akan

hilang.

Untuk

aplikasi

seperti

database,

informasi

yang disimpan

terkadang harus tetap ada untuk jangka waktu yang cukup lama.

Permasalahan ketiga

adalah

seringkali

multiple

akses

perlu

untuk

mengakses

informasi atau bagian dari informasi secara bersamaan. Contoh jika ada sebuah directory

online

telephone

yang

disimpan dalam sebuah

space

address

dari

single proses,

maka

hanya single proses tersebut saja yang dapat mengaksesnya. Solusi yang dapat dilakukan

untuk

mengatasi

masalah

tersebut adalah dengan

membuat

informasi tersebut

bersifat

independent atau bebas dari proses manapun dengan cara menyimpan informasi dalam

disk

atau

media

eksternal lainnya

dalam

unit

yang

disebut

dengan

file.

Ketika

telah

menyimpan informasi dalam unit-unit file maka proses lain dapat membaca atau bahkan

menulis informasi yang baru bila diperlukan.

File dikelola oleh sistem operasi. Bagaimana suatu file distrukturkan, dinamakan,

diakses,

digunakan, diproteksi, dan diimplementasikan adalah

tugas

utama

dari

sistem

operasi.

Seluruh

bagian

sistem operasi

yang

berhubungan

dengan

file

disebut dengan

sistem

file.

Sistem

file

mengatur

isi

data

dalam kelompok-kelompok

yang disebut

dengan

cluster.

Dalam

sebuah cluster

terdiri

dari

sector-sector

yang

merupakan

kumpulan dari byte-byte.

Sistem File dapat diklasifikasikan menjadi disk file system, network file system,

dan special purpose file systems.

2.11.1. Disk File System

Disk

file

system

adalah sistem

file

yang

dikhususkan

untuk

mengatur

penyimpanan file dalam

media penyimpanan data,

yang kebanyakan digunakan pada

disk drive yang baik secara

langsung

maupun tidak langsung terhubung dengan

komputer. Contoh dari disk file system adalah FAT 12, FAT 16, FAT 32, dan NTFS.

2.11.2.Network file system

Network file system adalah

sebuah

sistem

file yang

berfungsi

sebagai

client

dalam

sebuah

remote

file access protocol, mengatur

akses file ke

server. Contoh dari

network file system adalah NFS, AFS, dan SMB.

2.11.3.Special Purpose File System

Special

Purpose

File

System

pada

dasarnya adalah

sistem

file

yang

hanya

ditujukan untuk tujuan tertentu saja. Sistem yang temasuk dalam kategori Special

purpose file system adalah file-file

yang diatur secara dinamis oleh software, ditujukan

untuk tujuan seperti komunikasi antar computer process atau temporary file space.

Jenis-jenis

sistem file

yang

terdapat

dalam

sistem

operasi

windows

antara

lain

File Allocation Table (FAT) dan New Technology file System (NTFS). File system FAT

merupakan evolusi dari file

system

MS-DOS

yang berdasar pada 86-DOS.

File

system

MS-DOS yang ada sebelum file system FAT (FAT 12 dan FAT 16)

memiliki beberapa

keterbatasan seperti keterbatasan panjang dari file, keterbatasan dalam

jumlah entry

root

directory

dari

sistem file

dan

adanya

keterbatasan dari

ukuran

format

disk

atau

partisinya. Khusus FAT 12 dan FAT 16 memiliki batas 8 karakter untuk file name dan 3

karakter

untuk extension. VFAT

merupakan perluasan untuk FAT12 dan FAT 16

yang

dikenalkan pada

windows

3.5

dan

kemudian

dimasukkan

pada

windows

95,

mengijinkan Long File Name (LFN).

2.12. FAT 16

FAT 16 hanya dapat digunakan dalam sistem yang memiliki media penyimpanan

dengan

rentang

kapasitas

penyimpanan antara

16MB

hingga

GB.

Setiap

FAT16

memiliki komponen sebagai berikut :

a. Reserved region, yang mengandung boot sector

b. FAT region, yang berisi 2 copy dari table

FAT

c. Root directory region

d. File dan directory data region yang menyimpan file dan subdirectory

2.12.1. Reserved region

Daerah pertama

dari

volume

FAT16

adalah

reserved region

yang

berisi

sector

tunggal yang disebut dengan boot sector. Alamat dari boot sector didapat dari nilai LBA

(Load Boot Address) yang disimpan pada tabel partisi MBR (Master Boot Record). Pada

media

yang

tidak

memiliki

MBR,

maka

sector

pertamanya akan

ditempati

oleh

boot

sector. Boot

sector berisi

sebuah

BPB

(BIOS Parameter

Block), yang berupa reserve

area untuk boot code dan boot signature.

2.12.2. BIOS Parameter Block

Tabel 2.5

menunjukkan informasi 62 byte

pertama

dalam

boot

sector FAT

16.

Secara

umum data

yang termasuk

dalam BPB

terletak

pada byte

sampai

byte

35,

meskipun byte-byte sisanya masuk ke dalam boot sector namun byte-byte tersebut bukan

bagian dari BPB. Informasi yang disimpan dalam BPB

memungkinkan komputer untuk

menemukan daerah tabel FAT, root directory, dan data area ( area isi file dan directory).

Byte

dalam

BPB

menginformasikan berapa

banyak

sector

yang

ada

pada

cluster data.

Setiap

cluster

menampung data

milik

single file. Sebuah

file

yang

besar

dapat menggunakan multiple cluster. Space extra pada akhir cluster dari akhir sebuah isi

file

tidak dapat

digunakan oleh file

lain. Pemilihan besarnya

ukuran

cluster

tergantung

pada aspek efisiensi akses atau efisiensi penggunaan pada media penyimpanan. Semakin

besar

ukuran cluster

maka

pengaksesan

file

dengan

ukuran

yang

besar

akan

semakin

efisien

juga

karena

file

system

software

akan

membutuhkan lebih

sedikit

pencarian

cluster dan pengaksesan cluster. Sebuah

ukuran cluster

yang kecil akan

menghabiskan

lebih sedikit space, khususnya ketika banyak file-file yang berukuran kecil.

Untuk

kompatibilitas yang

maksimum

dengan

mass-storage

host

software,

beberapa

ítems

dalam

FAT16

boot

sector

membutuhkan recommended

value,

seperti

yang ditunjukkan pada keterangan tabel 2.5. Secara teoritis semua nilai yang ada dalam

boot

sector, kecuali

jumlah dari reserve sector dapat beragam, namun apabila berbeda

dari recommended value-nya maka memungkinkan terjadi masalah pada beberapa host.

Byte

Deskripsi

Ukuran

(byte)

Keterangan

Jump instruction to boot code

For bootable media, byte zero

contains EBh or E9h for an x86

unconditional jump. Set to 00h

for non-bootable media

String that identifies the operating

sistem that formatted the media

Use “MSWIN4.1” for maximum

compatibility

Number of bytes per sector

Use 512 for maximum

compatibility.

Number of sectors per cluster

Allowed value are

1,2,4,8,16,32,64, and 128. For

maximum compatibility, cluster

size must be 32K or less

Number of reserve d sectors

Must be 1

Number of FATs (identical copies)

Use 2 for maximum compatibility

Maximum number of entryes in the

root directory

Use 512 for maximum

compatibility

Total number of sectors if less than

32K

The total nmber of sectors in the

media if less than 32K.

Media descriptor

Use F8h for non-removable

media and F0h for removible

media. This value is also stored

in the first byte of cluster zero but

is generally unused in both

locations.

Number of sectors per FAT

The number of sectors in one

FAT

Number of sectors per track

Not used in LBA

Number of heads

Not used in LBA

Number of hidden sectors

The number of hidden sectors

that precede the partisi that

contains this FAT volume.

Operating sistem spesific. Zero if

the media doesnt have an MBR

sector

Total number of sectors

The total number of sectors in the

volume if 32K or greater. The

count begins with the boot sector

and includes all region.

Otherwise zero

Logical drive number of the partisi

Operating sistem spesific

Reserved

00h

Extended boot signature

Set to 29h if the three fields

below are present

Volume serial number

Typically created using the date

and time formatting

Volume label

Text that identifies the volume

File sistem type

“FAT16” or “FAT”. Not used to

determine the file sistem type.

Tabel 2.5 Informasi boot sector pada FAT16

(sumber : USB mass storage : designing and programming devices and embedded hosts)

Lokasi

dari

nilai

yang

menginformasikan jumlah

sector

dalam

volume

dapat

beragam tergantung dari kapasitas volumenya. Jika kurang dari 32KB, nilainya dalam 2

byte mulai pada byte ke 19 di BPB. Jika lebih kecil atau sama dengan 32KB,

nilainya

akan sebesar 4 byte dimulai pada byte ke 32.

Offset 0 dapat

berisi

instruksi

untuk

loncat

ke boot code. FAT16

volume pada

umumnya berisi

Ebh

3Ch

90h,

yang berarti

loncat

sejauh

60byte

boot code.,

yang

dimulai

pada

byte

3Eh di

BPB.

Ebh

adalah

instruksi jump,

3Ch

(60)

adalah

ukuran

jauhnya loncatan (dalam satuan byte), dan 90h adalah NOP (no operation).

Byte

yang

dimulai

pada

alamat

offset

menyimpan text

yang

mengidentifikasikan file system, namun program code seharusnya tidak mepercayai text

ini untuk mengidentifikasi file sistem. Pemilihan jenis file sistem tergantung pada jumlah

cluster data di volume.

2.12.3. Boot Code

Alamat offset

sampai

509 menyimpan informasi boot

code

(448

byte). Jika

tabel partisi mengindikasikan bahwa volumenya bersifat bootable, pada boot up,

executable code pada MBR loncat ke boot code pada

volume boot sector.

Boot code

akan me-load sistem operasi.

2.12.4. Boot signature

Pada boot sector yang benar, byte ke 510 akan bernilai 55h dan byte ke 511 akan

bernilai AAh. Untuk media yang jumlah SectorperClusternya lebih besar dari 512 byte,

pada byte ke 510 akan bernilai 55h dan byte ke 511 juga akan bernilai AAh meskipun

bukan merupakan byte terakhir dari sector.

2.12.5. File Allocation Table

File Allocation table dalam sistem tabel FAT 16 secara umum memiliki 2 kopi

yang

saling

identik

satu

sama

lainnya.

Setiap

tabel FAT

memiliki 16

bit entry

untuk

setiap volume cluster data.

2.12.6. Root Directory Region

Pada

FAT16

volume,

sector

setelah

tabel

FAT

adalah root

directory.

Root

directory

secara

umum

mampu

menyimpan sampai 512

entry

dimana

masing-masing

entry

dibagi

menjadi

per

byte.

Jika

ukuran

SectorperClusternya

adalah

512

byte,

maka

root

directory

membutuhkan 32

sector.

Root

directory

menyimpan

informasi

mengenai file dan subfolder.

2.12.7. File dan Directory Data Region

Sector

setelah

root

directory

dikelompokkan ke

dalam

cluster

data.

Sebuah

cluster data

dapat

berisi

satu atau

lebih

sector.

Karena

tabel

FAT

memiliki

informasi

entry untuk

setiap cluster

dan

dua

entry

pertama sudah

digunakan untuk tujuan lain,

maka cluster data pertama dimulai pada cluster kedua, sedangkan sisanya akan

berurutan

mulai dari cl uster tiga dan seterusnya.

File dan subdirectory disimpan di

dalam cluster.

2.13. FAT 32

FAT 32 adalah pilihan sistem file untuk kapasitas media penyimpanan yang lebih

besar yang tidak dapat didukung oleh FAT16. Sistem FAT32 juga memiliki keuntungan

lain, seperti tidak adanya batasan pada ukuran root directory dan ketersediaan informasi

tambahan

untuk memperbaiki kerusakan

media dan

menemukan cluster

kosong

secara

cepat.

2.13.1. Reserved Region

Region pertama

pada

volume FAT 32 adalah

reserved region

yang

berisi

boot

sector, sebuah struktur FSInfo

yang berisi informasi untuk membantu

menemukan free

cluster, dan sebuah backup copy dari boot sector.

2.13.2. Boot Sector

Sama

seperti

FAT16,

boot

sector

dimulai

pada

nilai

LBA

yang

disimpan

dalam entry

volume

pada

tabel partisi.

Tabel

2.5 menunjukkan 90

byte pertama dalam

FAT32 boot sector.

Byte ke 11 sampai byte ke 63

merupakan bagian dari BPB (BIOS

Parameter

Block),

sedangkan byte-byte sisanya adalah bagian dari boot

sector

namun

tidak termasuk ke dalam BPB.

Dibandingkan dengan FAT 16, FAT 32 memiliki beberapa perbedaan seperti:

a. Jumlah dari reserved sector pada byte ke 14 secara umum adalah 32 bukannya 1

Jumlah entry maksimum di root directory pada byte ke 17 tidak berguna karena

FAT 32 tidak memiliki batasan ukuran root directory.

Jumlah sector selalu ada pada alamat offset 32 dari boot sector karena FAT 32

volume selalu paling sedikit 32 KB.

Informasi jumlah sector per FAT berada pada byte 24h-27h dari boot sector

Informasi alamat cluster dari root directory ada pada alamat offset 44 di boot

sector karena FAT 32 tidak memiliki lokasi root directory yang pasti

Byte

Deskripsi

Ukuran

(byte)

Keterangan

Jump instruction to boot code

For bootable media, byte zero

contains EBh or E9h for an x86

unconditional jump. Set to 00h

for non-bootable media

String that identifies the operating

sistem that formatted the media

Use “MSWIN4.1” for maximum

compatibility

Number of bytes per sector

Use 512 for maximum

compatibility.

Number of sectors per cluster

Allowed value are

1,2,4,8,16,32,64, and 128. For

maximum compatibility, cluster

size must be 32K or less

Number of reserved sectors

Includes all sectors that precede

the FATs. Typically 32

Number of FATs (identical copies)

Use 2 for maximum

compatibility

unused

0000h

unused

0000h

Media descriptor

Use F8h for non-removable

media and F0h for removible

media. This value is also stored

in the first byte of cluster 0 but

is generally unused in both

locations.

unused

0000h

Number of sectors per track

Not used in LBA

Number of heads

Not used in LBA

Number of hidden sectors

The number of hidden sectors

that precede the partisi that

contains this FAT volume.

Operating sistem spesific.

Total number of sectors

The total number of sectors in

the volume. The count begins

with the boot sector and

includes all region.

Number of sectors per FAT

The number of sectors in one

FAT

Flags

Bits 3..0:zero-based number of

the active FAT. Valid only if

mirroring is disabled.

Bits6..4:reserve d

Bit 7: 0 if the FAT is mirrored at

runtime into all FATs; 1 if

mirroring is disabled.

Version number of the FAT32

volume

The high byte is the major

revision number and the low

byte is the minor revision

number. use 0000h

Cluster number of the first cluster of

Use 2 for maximum

the root directory

compatibility

Sector number of the FSINFO

structure within the reserve d region

Usually 1

The sector number of a backup copy

of the boot record within the reserve

d area

Set to 6 for maximum

compatibility. Set to 0 if no

backup kopi is available.

Reserved

Set all bytes to 00h

Logical drive number of the partisi

Operating sistem spesific

Reserved

00h

Extended boot signature

Set to 29h if the three fields

below are present

Volume serial number

Typically created using the date

and time formatting

Volume label

Text that identifies the volume

File sistem type

“FAT32”. Not used to

determine the file sistem type.

Tabel 2.6 Informasi boot sector pada FAT32.

(sumber : USB mass storage : designing and programming devices and embedded hosts)

Byte

ke-48

menyimpan

informasi

lokasi

dari

struktur

FSInfo

dan

byte

menyimpan informasi dari backup boot sector. Sedangkan FAT16 tidak memiliki

komponen ini

Bagian flag pada byte ke 40

mengindikasikan apakah file sistem

memiliki FAT

tabel yang kembar(identik) atau hanya satu FAT tabel saja yang dianggap

berlaku. Jika hanya ada satu tabel FAT saja yang dianggap berlaku (valid), maka

flagnya

akan

menunjukkan yang

mana

yang

berlaku.

BPB

pada

FAT16

tidak

memiliki bagian flag.

2.13.3. FSInfo structure

Struktur FSInfo berisi informasi untuk membantu menemukan free cluster secara

cepat.

Informasi

alamat

dari

struktur

ini

berada

pada

byte

dalam

BPB.

Secara

khusu berada pada reserve sector dan kemudian diikuti oleh boot sector. Informasi yang

ada dalam struktur FSInfo ditunjukkan dalam tabel 2.7.

Byte

Ukuran

(bytes)

Keterangan

FSI_LeadSig signature. Must equal 41615252h

480

Reserved. Set all bytes to 00h

484

FSI_StrucSig signatura. Must equal 61417272h

488

The number of the last known free cluster.set to FFFFFFFh

if unknown

492

The cluster number where the file-sistem driver should Stara

looking for free cluster set to FFFFFFFh if unknown

496

Reserved. Set all bytes to 00h

508

FSI_TrailSig signatura. Must equal AA550000h

Tabel 2.7 Informasi yang ada dalam struktur FSInfo

(sumber : USB mass storage : designing and programming devices and embedded hosts)

2.13.4. Backup Boot Sector

Sector 6 sampai 8 dalam reserve region dapat

menyimpan sebuah backup copy

dari 3

sector

yang

dimulai dengan

volume boot

sectornya.

Backup

digunakan untuk

memperbaiki media bila copy aslinya rusak.

2.13.5. File Allocation Table Region

Sama seperti FAT 16, sektor yang ada setelah reserve region adalah tabel FAT.

Sebuah tabel FAT dalam sistem file FAT 32 memiliki 32 bit entry untuk setiap volume

cluster data

2.13.6. File and Directory Data Region

Sama seperti FAT 16, file dan directory data area terdiri atas cluster data

yang

dapat

menyimpan file dan subdirectory.

Pada sistem

FAT32,

daerah

ini

berada

dalam

root directory. Cluster data pertama adalah cluster 2.

2.14.

NTFS

(New

Technology

File

system)

merupakan file

system

yang

memiliki

struktur

yang

disebut

dengan

MFT

(Master

File

Table),

yang

berfungsi menyimpan

informasi

secara

detail

pada

file.

Bila ditinjau

dari

segi

performanya, akses

file

pada

NTFS jauh lebih cepat daripada sistem file FAT karena menggunakan teknik binary tree

untuk penempatan filenya. Secara teoritis,

ukuran

maksimum dari

media penyimpanan

yang

mampu

didukung dengan

format NTFS

adalah

miliar

terabyte,

namun

secara

physical ukuran maksimum yang mampu didukung adalah 2TB (Tera byte).

Seperti layaknya sistem operasi

yang lain, NTFS

membagi seluruh tempat yang

terpakai

dalam

cluster

data

block

yang

digunakan bersamaan. NTFS

mendukung

hampir seluruh

ukuran cluster,

dari 512 byte sampai 64kbyte dimana

ukuran stándar 1

cluster adalah 4KB.

Disk

NTFS

secara

simbolik dibagi

menjadi

dua bagian.

Bagian

yang

pertama

sebesar 12% disebut dengan MFT ( Master File Table ) area, ruang tempat MFT metafile

mengalami

perkembangan dan

harus

dibiarkan

tetap

dalam

keadaan

kosong

agar

perkembangan

MFT

tidak

terganggu.

Sisa

dari

ukuran

disk

sebesar

88%

digunakan

untuk

menyimpan file.

Struktur

dari

bagian

partisi

NTFS ditunjukkan dalam

gambar

2.13.

Gambar 2.13 Partition Structure

Ruangan disk

yang free (bebas)

mencakup seluruh free space termasuk bagian

MFT

yang

free juga.

Mekanisme dari penggunaan

MFT

area

adalah

ketika

file sudah

tidak dapat disimpan lagi dalam area yang biasa, maka ukuran dari MFT akan dikurangi.

Pada

saat

area

penyimpanan yang

biasa

sudah

kosong

kembali

maka

MFT

dapat

diperbesar kembali.

Seluruh

komponen

sistem

dalam

NTFS dianggap

sebagai

suatu

file, bahkan

sistem informasi pun juga dianggap sebagai suatu file. File paling penting dalam NTFS

dinamakan dengan MFT. MFT terletak dalam area MFT dan merupakan pusat directory

dari

seluruh

isi

disk

file

dan

MFT

itu

sendiri. MFT

dibagi

dalam

record-record

(umumnya sebesar 1KB). 16 file pertama dianggap sebagai

tuan rumah (housekeeping)

dan tidak dapat diakses oleh sistem operasi. File-file tersebut dinamakan metafile,

dimana metafile yang pertama adalah MFT

itu

sendiri. 16 elemen pertama MFT

inilah

yang satu-satunya memiliki posisi pasti dalam NTFS. Copy kedua dari 3 sector pertama

terletak di

tengah-tengah disk.

Sisa dari file

MFT

disimpan bersamaan dengan file-file

lain pada tempat yang lain di dalam disk.

16 file pertama adalah file-file sistem (metafile). Masing-masing dari file tersebut

bertanggung

jawab

terhadap

sistem

operasi. Keuntungan

dari

pendekatan

modular

ini

adalah sifat fleksibilitasnya.

Metafile

berada

dalam root

directory

dan

dimulai

dengan

nama karakter “$”.

Beberapa metafile

yang

sering

digunakan

dan

keterangan

dari

fungsi-fungsinya

ditunjukkan dalam tabel 2.8.

Tabel 2.8 Meta file

(sumber : http://ixbtlabs.com/articles/ntfs/)

2.15. AVR

AVR

merupakan

sebuah

(

Integrated

Circuit)

yang

berbentuk

chip dengan

program dan

data

yang

disimpan

secara

terpisah.

Biasanya

menyimpan program

dan

data

dalam

memori

yang

dapat berubah secara

permanen

atau

semi permanen. Oleh

karena itu, pada dasarnya AVR cocok untuk embedded system, setelah program memori

diproteksi

dari

short

ciruit

dan

faktor

lingkungan lainya

yang

dapat

menyebabkan

program menjadi rusak

(corrupted).

AVR

dapat

digunakan untuk

berbagai

macam

aplikasi dibidang otomasi seperti keamanan sekuritas dan sistem pertunjukan.

AVR dibagi

menjadi

tiga

keluarga, tiny

AVR,

megaAVR,

Application Specific

AVR,

yang

masing-masing memiliki spesifikasi

yang berbeda. Seperti pada program memori,

paket pin-nya, peripheral set, dan ditambah juga dengan beberapa instruksi tambahan di

dalamnya.

Gambar 2.14 Blok diagram AVR

Data

bus

memorinya

adalah

bit

data

bus

dan

semuanya

menghubungkan banyak

peripheral komponen ke dalam register file. Program memori data bus adalah sebesar 16

bit dan hanya menerima instruction register.

Program memori diakses setiap clock cycle, dan setiap instruksi di load kedalam

memilih register mana yang

akan

dipilih

ALU

untuk

eksekusi

instruksi. Output

dari

instruksi

juga

diterjemahkan

oleh

instruction

decoder

untuk

menentukan

sinyal

control

mana

yang

akan diaktifkan untuk menyelesaikan instruksi yang sedang berlangsung.

(sumber: Programming and Customizing The AVR Microcontroller chapter 3)

2.16. DC – DC converter

–

DC converter merupakan rangkaian

yang

berfungsi untuk

merubah

level

tegangan dan banyak digunakan pada switching power supply karena memiliki efisiensi

daya

yang

tinggi

dibandingkan dengan

linear

power

suply.

Hasil

konversi

dari

tersebut dapat dibentuk menjadi step up, step down, dan invert.

Induktor yang digunakan pada rangkaian ini berfungsi untuk membatasi besar perubahan

(slew rate) arus yang

digunakan, selain

itu

keuntungan

lain

menggunakan

induktor

adalah kemampuan induktor

untuk menyimpan energi

yang dapat diformulasikan

dengan persamaan (2.1)

................................................ (2.1)

Dimana: E = energi (joule)

induktansi induktor (H)

I = arus yang mengalir (A)

Rangkaian dc-dc converter terdiri dari induktor , power switch dan diode yang berfungsi

untuk mentansfer energi dari input menuju output. Komponen –komponen tersebut dapat

dirangkai menjadi beberapa bentuk step-down (buck), step-up(boost), dan atau inverter

seperti pada gambar 2.15

Buck converter topology.

Simple boost converter.

Inverting topology.

Transformer flyback topology.

Gambar 2.15 DC-DC converter

Beberapa

keuntungan

dari

switching

regulator

ini

adalah

efisiensi

yang

tinggi,

daya

yang

hilang

sedikit

sehingga

panas

berkurang dan

ukuran

komponen yang

digunakan lebih

kecil,

serta

energi

yang disimpan

oleh

induktor dapat

transfer ke

output. Kelemahan dari converter ini adalah membutuhkan kontrol energi yang baik dan

gangguan yang dihasilkan rangkaian ini cukup tinggi.

Proses menaikan tegangan dc (step-up tegangan ) terdiri dari dua tahap yaitu saat

charging phase dan

discharging

phase.

Charging Phase

dari konfigurasi boost

sederhana yang terdapat pada gambar 2.16 memiliki cara kerja sebagai berikut. Switch

diasumsikan sudah

terbuka

untuk

waktu

yang

lama, tegangan

yang

jatuh

pada

diode

bernilai

negatif

dan

tegangan

yang

jatuh pada

kapasitor

sama

dengan

tegangan

input

Vin. Ketika saklar tertutup, tegangan input Vin akan melewati induktor dan arus

mengalir langsung ke ground, sedangkan diode akan mencegah kapasitor discharging ke

ground. karena tegangan input berupa tegangan DC, maka arus yang melewati induktor

akan naik secara linear dengan nilai waktu proposional antara tegangan masukan dibagi

dengan induktansi.

Gambar 2.16 Phase charge, ketika saklar terhubung maka arus akan naik

melewati induktor.

Discharging

phase

terjadi

ketika

saklar

terbuka dan

arus

pada

induktor akan

mengalir

melewati

dioda

dan

mencharge output.

Tegangan

output

akan

naik

dan

kemiringan dari arus di/dt akan menurun, Output tegangan akan naik sampai mencapai

titik equilibrium yaitu pada tegangan

= L

............................................

(2.2)

Dimana : V= tegangan yang dihasilkan pada induktor (Volt)

induktansi (H)

perubahan arus (A/s)

dengan kata lain semakin besar tegangan maka semakin besar cepat pula arus turun. dt

semakin kecil dapat dilihat pada gambar 2.17.

Gambar 2.17 Phase Discharge : ketika saklar terbuka, arus mengalir ke beban melewati

diode dari input.

Dalam kondisi steady

state

rata-rata tegangan pada

induktor selama satu siklus

switching

adalah

nol.

Hal

ini

mengimplikasikan rata

rata arus

yang

mengalir

melalui

induktor

juga

selalu dalam

keadaan

steady

dengan

demikian dapat

dibuat

hubungan

antara Vinput ,Voutput , waktu charge, dan waktu discharge

Vin x t

karena

OFF

.............................................................................................(2.3)

OUT

........................ ...........................................................................(2.4)

Hubungan dari persamaan 2.3dan 2.4

OUT

x 1 + t

(1 + t

OFF

)

.................................................................................(2.5)

Menggunakan hubungan duty cycle ( D)

(

OFF

)

= D ................................................................................................(2.6)

Rumus rangkaian Boost :

OUT

(1 - D)

.....................................................................................................(2.7)