TEKNOLOGI USBI. Pendahuluan Dewasa ini perkembangan teknologi, khususnya teknologi informasi sangatlah pesat. Perkembangan yang pesat ini sangat dinanti-nanti oleh setiap pengguna teknologi dengan harapan dapat membantu dan mempermudah prosesproses yang ada dalam setiap pekerjaan seseorang dalam instansi atau organisasi. Dengan bermodalkan budget yang cukup, para peneliti dan perusahaanperusahaan teknologi rela merogoh kocek demi mendapatkan teknologi yang paling unggul dan paling modern. Teknologi memory adalah salah satu dari sekian banyak jenis teknologi informasi yang perkembangannya sangat pesat saat ini. Alasan yang mendukung teknologi ini adalah kebutuhan akan sebuah storage penyimpanan yang handal dan cepat serta dengan harga yang terjangkau. Oleh karena itu, penelitian akan memory berlangsung cepat dan juga menguntungkan dalam segi bisnis. Salah satu teknologi memory yang banyak dilirik adalah teknologi USB. USB atau Universal Serial Bus adalah sebuah jalur koneksi serial elektronik yang diciptakan dengan tujuan untuk menghubungkan segala macam device yang bersifat eksternal. Pada awalnya USB diciptakan untuk menghubungkan Smart Phone dengan Personal Computer (PC), namun pada akhirnya penggunaannya berkembang bahkan sampai kepada device seperti mouse, printer, speaker, MP3 player, dll. Saat ini teknologi USB yang sedang dikembangkan adalah teknologi USB 3.0 dan bahkan sampai WUSB atau Wireless Universal Serial Bus. Salah satu implementasi teknologi USB yang paling digemari banyak masyarakat adalah teknologi USB Flash Drive. USB Flash Drive atau yang lebih dikenal dengan UFD merupakan sebuah teknologi memory yang benar-benar ada karena kebutuhan pasar. Dengan kapasitasnya yang besar, ukuran yang kecil, serta kecepatan yang baik, USB Flash Drive berfungsi sebagai media penyimpanan yang portable. Walaupun tidak sebesar external hard drive, tetapi dengan ukurannya yang kecil, teknologi ini menjadi semakin banyak peminatnya. USB Flash Drive juga dikenal dengan nama Thumb Drive, Jump Drive, Pen Drive, Key

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

Drive, Token, atau secara mudah dapat dikenal dengan sebutan flash disk. Tidak seperti teknologi removable storage memory lainnya, USB dapat berjalan tanpa bantuan tenaga tambahan, tidak memerlukan proses booting, dan yang terpenting adalah tidak bergantung kepada salah satu macam platform sistem operasi. Dalam sejarahnya, USB Flash Drive memiliki masalah yang berat dalam status kepemilikan hak ciptanya. Banyak perusahaan besar yang mengklaim bahwa USB Flash Drive adalah teknologi yang mereka buat. Yang pertama memproduksinya sendiri adalah perusahaan Trek Technology dari Singapura, dengan merk dagang Thumbdrive. Perusahaan inilah yang menyatakan dengan serius bahwa merekalah penemu pertama teknologi ini. Perusahaan ini bersaing dengan perusahaan seperti SanDisk, IBM, Netac, dan lainya dalam memperoleh hak paten atas teknologi ini. USB pertama menggunakan teknologi USB 0.9 dan dilanjutkan dengan USB 1.0 FDR yamg dikeluarkan pada bulan November 1995. Kemudian bulan Januari 1996 diluncurkan USB 1.0 yang mampu mensuport transfer data sampai 12 Mbps. Untuk membenahi USB 1.0, maka pada bulan September 1998 dikeluarkan USB 1.1 yang kemudian disempunakan dengan diluncurkannya sebuah USB Flash Drive yang sudah mendukung teknologi USB 2.0 pada bulan April 2000 dan saat ini tengah dikembangkan teknologi USB 3.0 yang bahkan sampai WUSB atau Wireless Universal Serial Bus. Hal ini membuktikan amat pesatnya perkembangan teknologi ini. Versi 2.0 sendiri sudah cukup memuaskan para penggemarnya. Versi 2.0 ini juga sering disebut sebagai Hi-Speed USB karena memiliki kecepatan transfer data sebesar 480 Mbps. Sedangkan untuk versi 3.0 sendiri masih dalam pengembangan penelitian. Versi terbaru ini diramalkan dapat meramaikan pasar USB Flash Drive dan juga memberikan keuntungan yang banyak bagi teknologi informasi. Versi ini dibuat dengan harapan dapat menyaingi sebuah teknologi koneksi baru yaitu Firewire. Versi ini diharapkan dapat mengokohkan eksistensi USB dan menyaingi teknologi Firewire yang sudah mulai dilirik oleh vendorvendor IT. Dalam pengembangannya, versi USB 3.0 ini dikerjakan bebarengan dengan pengerjaan proyek Wireless Universal Serial Bus yang akan

menghadirkan terobosan baru dalam teknologi USB.

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

Kehadiran USB saat ini sudah banyak melengkapi komputer (PC) dan notebook. Sistem USB sendiri mempunyai desain yang asimetris, yang terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus. Untuk memudahkan memasang dan mengganti periferal, USB memiliki fitur hot plugging dan Plug and Play (pasang dan mainkan). Dengan hot plugging, user tidak perlu merestart komputer saat memasang dan mencabut piranti USB. Sedangkan dengan Plug and Play, USB dapat langsung dikenali dan digunakan oleh komputer. Saat sebuah periferal disambungkan ke PC atau notebook, USB akan mengirimkan sebuah sinyal ke PC atau notebook yang mengatakan bahwa ia sudah tersambungkan ke bus. Setelah PC atau notebook merespon, piranti tersebut kemudian mengirimkan informasi seberapa banyak bandwidth yang ia butuhkan. Perangkat berkecepatan rendah, seperti keyboard dan mouse, diberikan bandwidth yang secukupnya (sekitar 1,5 Mbps), sementara peranti berkecepatan sedang, seperti printer dan scanner, diberi bandwidth terbesar hingga 12 Mbps. Setelah mengalokasikan bandwidth, PC kemudian memberikan sebuah nomor identifikasi unik. Saat piranti tersebut dicabut, PC atau notebook kemudian mengkonfigurasi ulang bus USB. Kompatibilitas Plug and Play yang dimiliki USB memungkinkan user dapat mencolokkan sebuah perangkat ke PC atau notebook dan hanya dibutuhkan sedikit campur tangan user untuk urusan selanjutnya.

II. Pembahasan USB merupakan sistem bus yang teralamat dengan 7 bit kode alamat yang mampu men-support sampai 127 periferal berbeda ke rangkaian komputer secara bersamaan. Namun demikian hanya ada satu titik akses yang menghubungkannya ke PC. Ia menghubungkan periferal seperti topologi star pada Local Area Network (LAN). Kecepatan transfer data USB dibagi menjadi tiga, antara lain:

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

High speed data dengan frekuensi clock 480Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada 500ppm. Full speed data dengan frekuensi clock 12Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada 0,25% atau 2.500ppm.

Low speed data dengan frekuensi clock 1,5Mb/s dan tolerasi pensinyalan data pada 1,5% atau 15.000ppm.

A. Konsep Kerja dan Konstruksi USB Pengiriman data secara serial dilakukan dengan mengirimkan paket-paket melalui dua saluran. Satu saluran mengirimkan isyarat data tanpa perubahan, sedangkan saluran yang lain mengirimkan inverse dari isyarat data. Perbedaan tegangan antar kedua isyarat tersebut diterima oleh penerima isyarat. Perbedaan tegangan ini besar (ketika data logika 1, maka disaluran lain dikirimkan logika 0), sehingga gangguan di saluran sebagian besar dapat dikurangi. Hal ini meningkatkan tingkat keamanan dalam pertukaran data. Dua saluran lain digunakan untuk catu daya alat yang tersambung USB dengan komputer. Hal ini seperti yang terlihat pada gambar 1.

Konektor A

Konektor B

Gambar 1 Gambar 1 menunjukan keempat saluran pada empat jenis terminal kabel USB, sedangkan gambar melintang dari kabel USB ditunjukkan gambar 2.

Gambar 2 Penjelasan untuk standar terminal dengan 4 saluran (pin) kabel USB ditunjukkan pada tabel berikut: No. Pin Nama Pin Warna Penjelasan

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

Kabel 1 Vcc Merah Vcc = 5 V; I = 100 500 mA; dilindungi oleh isolasi kulit 2 DKuning Data invers (Data -); dilindungi oleh isolasi inti 3 D+ Biru Data normal (Data +); dilindungi oleh isolasi inti 4 GND Coklat tersambung isolasi (GND = 0V);

dilindungi oleh isolasi kulit Sedangkan untuk standar mini terminal dengan 5 saluran (pin) ditunjukkan pada table berikut: No. Pin Nama Pin Warna Kabel 1 Vcc Merah Vcc = 5 V; I = 100 500 mA; dilindungi oleh isolasi kulit 2 DKuning Data invers (Data -); dilindungi oleh isolasi inti 3 D+ Biru Data normal (Data +); dilindungi oleh isolasi inti 4 ID tidak punya untuk tipe A: tersambung isolasi/GND untuk tipe B: tidak tersambung/open circuit dilindungi oleh isolasi kulit 5 GND Coklat tersambung isolasi (GND = 0V); Penjelasan

dilindungi oleh isolasi kulit

Jika dibuka, kabel USB akan terlihat ada empat warna, yaitu merah, coklat, kuning dan biru. Kabel merah untuk menghantarkan tegangan 5 Volt, cokelat untuk ground, dan kuning-biru untuk mengirimkan data. Secara fisik bentuk konektor ada dua macam. Yang pertama disebut konektor A dan yang satu lagi

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

disebut konektor B. Bila alat yang digunakan memiliki USB yang terpasang secara permanen, maka yang akan terhubung ke komputerlah dinamakan konektor A. Sedangkan bila alat menggunakan kabel terpisah, maka konektor yang terhubung pada alat dinamakan konektor B. Dua kabel pada USB digunakan untuk transmisi data yang digunakan dengan mode yang berbeda yakni mengirim (tansmitting) dan menerima (receiving) data. Sumber arus sistem USB dapat berasal dari host, hub atau dari peripheral itu sendiri. Ada 2 macam connector USB yakni satu sebagai connector untuk upstream dan satunya sebagai downstream. Setiap kabel panjangnya dibatasi 5 meter. USB mempunyai 4 mode transfer komunikasi : Control Interrupt Bulk Isochronous.

1. Mode Control Mode Control di hasilkan dari host. Pada mode ini , setiap data yang ditransfer harus dikirim dua arah tetapi hanya satu arah pada satu waktu. Mode Control digunakan untuk inisialisasi/mendeteksi alat, namun juga bisa berfungsi transfer data dalam jumlah kecil. 2. Mode Interrupt Pada mode interrupt , interupsi tidak terjadi dalam penginderaan biasa. Seperti pada mode control, host harus menghasilkan data untuk ditransfer. Mode interrupt diperlukan untuk host dalam mengecek diperlukan untuk jika diperlukan layanan rutin. 3. Mode Bulk dan Isochronous Mode Bulk dan mode isochronous berkomplemen bersama-sama dalam penginderaan. Mode Bulk digunakan jika akurasi data sangat vital dan penting, tetapi transfer tidak signifikan seperti pada drive memory. Mode Isochronous

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

mengorbankan akurasi data untuk menjamin waktu perngiriman data. Sebagai contoh pada USB audio speaker. Alat USB yang hendak tersambung ke komputer memiliki beberapa endpoint yang dapat dipandang sebagai subalamat yang dalam bentuk hardware berada dalam alat dan dijalankan oleh USB SIE (Serial Interface Engine). Setiap alat USB hanya maksimal memiliki 31 endpoints (1 endpoint 0 untuk tujuan pengendalian, 15 IN-endpoints dan 15 OUT-endpoints). IN-endpoints dan OUTendpoints guna transfer data dua arah (full duplex). Setiap endpoint ini berfungsi sebagai alamat tujuan data masuk dan keluar yang berperan dalam 1 fungsi pada alat. Misalkan Webcam memiliki banyak endpoints, karena mentransfer data video dan audio. Kabel USB yang menyambungkan komputer dengan alat memiliki dua terminal. Gambar berikut menunjukan beberapa macam terminal USB, dari kiri ke kanan: Tipe A, Tipe B, Tipe Mini-B 5-pin (Standard), Tipe Mini-B 4-pin (Mitsumi), Tipe Mini-B 4-pin (Aiptek).

Gambar 3 Terminal yang digunakan untuk menyambungkan kabel dengan hostcontroller dalam komputer (arah upstream) adalah Standar Terminal USB tipe A (Standar DIN IEC 61076-3-107).

Gambar 4

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

Sedangkan terminal yang digunakan untuk menyambungkan kabel dan alat (arah downstream) adalah Standar Terminal USB tipe B (DIN IEC 61076-3-108). Klasifikasi USB yang sering digunakan oleh Devices Working Group dari USB Implemeter Forum dibagi atas: a. Kelas USB alat human interface seperti keyboard, mouse dll. b. Kelas USB mass storage digunakan untuk media penyimpanan seperti harddisk portable, MMC, kamera digital dll. Ini merepresentasikan suatu sistem file. c. Kelas USB alat kommunikasi (CDC) digunakan untuk modem, kartu jaringan, ISDN dan fax. d. Kelas alat printer berlaku seperti perangkat printer. e. Kelas alat audio berlaku seperti perangkat sound-card. f. Kelas alat video berlaku seperti webcam. Sistem USB terdiri dari tiga komponen utama yaitu USB Host, hub dan alat. Alat adalah endpoints dari sistem dan meliputi perangkat keras seperti printer, mouse, keyboard dan device memory. Alat yangdimaksud adalah ujung dari bus itu. Berbagai alat USB dapat terhubung ke port komputer melalui sebuah hub. Hub ini adalah host yang menghubungkan ke sistem USB yang merupakan sentral koneksinya.. Kebanyakan port USB terhubung langsung ke motherboard komputer.

B. Arsitektur Software & Pembangunan Koneksi Seluruh kegiatan transaksi melalui USB dijalankan oleh Software USB yang terinstal pada komputer. USB-Bus-Driver merupakan antarmuka yang menghubungkan USB-Host-Controller yang berada di komputer dengan USBDevice-Driver yang berada di alat yang hendak tersambung dengan komputer. USB-Device-Driver mengirimkan paket-paket yang berisi permintaan (Request) ke USB-Bus-Driver. Jenis paket yang digunakan disebut I/O-Request-Packets

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

(IRP). IRP ini menandakan bahwa akan ada transfer data dari atau ke alat melalui USB.

USB-Bus-Driver pada fase konfigurasi menganalisis sifat/parameter alat yang hendak tersambung komputer. Fase konfigurasi merupakan fase setelah alat diberikan 1 dari 127 kemungkinan alamat (27 1) yang tersedia pada 7 bit alamat pada Host-Controller. Sifat/parameter ini meliputi jumlah data per frame, interval antarframe, dst. Hal inilah yang membantu USB-Bus-Driver untuk merespons IRP dari USB-Device-Driver dengan transaksi/proses yang sesuai dengan request. USB-Host-Controller-Driver menentukan urutan masing-masing transaksi yang dilaksanakan oleh USB-Bus-Driver bedasarkan waktu (Scheduling). Setiap IRP dapat diuraikan ke beberapa transaksi oleh USB-Bus-Driver. USB adalah host-centric bus di mana host/terminal induk memulai semua transaksi. Paket pertama/penanda (token) awal dihasilkan oleh host untuk menjelaskan apakah paket yang mengikutinya akan dibaca atau ditulis dan apa tujuan dari perangkat dan titik akhir. Paket berikutnya adalah data paket yang diikuti oleh handshaking packet yang melaporkan apakah data atau penanda sudah diterima dengan baik atau pun titik akhir gagal menerima data dengan baik. Setiap proses transaksi pada USB terdiri atas:

Paket token/sinyal penanda (header yang menjelaskan data yang mengikutinya)

Pilihan paket data (termasuk tingkat muatan) dan Status paket (untuk acknowledge/pemberitahuan hasil transaksi dan untuk koreksi kesalahan) Transfer data pada USB dikirim dalam bentuk paket. Sebagai contoh, bila

kita ingin menyimpan sebuah file pada sebuah drive Zip USB, pertama-tama PC akan memotong-motong file tersebut menjadi potongan-potongan sebesar 64-byte. Setiap potongan menyertakan informasi pengalamatan dan data itu sendiri dan kemudian mengirimkan potongan tersebut ke port USB. Kecepatan transfer USB melampaui kecepatan transfer port paralel dan serial karena telah

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

menyempurnakan proses transfer tersebut. Kabel USB mengurangi derau dan distorsi selama data dikirim, sehingga data dapat diterima dengan sedikit kesalahan. Selain lebih cepat dibanding koneksi port serial dan paralel, USB juga memungkinkan kita menyambungkan perangkat dalam sebuah rantai koneksi yang panjang melalui beberapa buah hub. Spesifikasi USB mengijinkan dua jenis perangkat, sebagai hub dan fungsi. Hub memungkinkan untuk dapat mengkoneksikan banyak piranti pada bus, fungsi, atau periferal. Hub dapat disertakan pada peranti sebagai bagian dari monitor, atau dapat berupa produk stand-alone. Sebagai contoh, jika kita memiliki sebuah komputer yang hanya memiliki satu port USB, kita dapat mengkoneksikannya dengan sebuah hub empat-port dan menghubungkannya ke hub USB empat-port lain pada rantai koneksi, sehingga dapat mengkoneksikan 7 buah piranti ke PC. Semakin banyak perangkat yang disambungkan, semakin kecil daya yang diberikan pada tiap perangkat. Salah satu implementasi teknologi USB yang banyak diminati masyarakat adalah teknologi USB Flash Drive. USB Flash drive memiliki beberapa komponen. Komponen-komponen tersebut dapat dipisahkan dalam dua golongan yaitu komponen penting dan juga komponen tambahan. Komponen penting yang harus ada dalam sebuah USB Flash drive adalah USB connector, USB mass storage controller device, Flash memory chip, dan Crystal Oscillator. Komponen ini dilengkapi oleh komponen tambahan yaitu Test points, LED, Unpopulated space, USB Connector Cover, dan juga Transport Aid. Komponen-komponen ini bergabung membentuk satu Flash Drive secara utuh

Dalam perkembangannya versi USB dari tahun ke tahun semakin meningkat kemampuan dan kecepatan transfer datanya. Tahapan

perkembangannya seperti berikut: 1) USB 1.0 FDR

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

USB versi ini dikeluarkan pada bulan November 1995, pada tahun yang sama Apple mengadopsi standard IEEE 1394 yang dikenal dengan FireWire. 2) USB 1.0 USB ini dikeluarkan pada bulan Januari 1996. Mampu mensupport transfer data 1.5 Mb/s (low speed) dan 12 Mb/s (high speed). 3) USB 1.1 USB ini dikeluarkan pada bulan September 1998 untuk membenahi kekurangan pada versi 1.0. 4) USB 2.0 USB versi ini dikeluarkan pada bulan April 2000. Feature penting pada standar ini adalah tambahan pada high-speed mode, mampu mendukung transfer data 14 sampai 480 Mb/s. 5) USB 3.0 dan WUSB USB versi-versi ini merupakan versi terbaru yang sedang dikembangkan saat ini. Proyek pengembangan USB versi 3.0 dan Wireless Universal Serial Bus dikerjakan secara bersama-sama.

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

III. Kesimpulan 1. USB atau Universal Serial Bus adalah sebuah jalur koneksi serial elektronik yang diciptakan dengan tujuan untuk menghubungkan segala macam device yang bersifat eksternal. 2. USB memiliki fitur hot plugging dan Plug and Play (pasang dan mainkan). Dengan hot plugging, user tidak perlu merestart komputer saat memasang dan mencabut piranti USB. Sedangkan dengan Plug and Play, USB dapat langsung dikenali dan digunakan oleh komputer 3. Sistem USB terdiri dari tiga komponen utama yaitu USB Host, hub dan alat. 4. USB mempunyai empat buah mode transfer komunikasi yaitu: Mode Control Mode Interrupt Mode Bulk Mode Isochronous. 5. Perkembangan USB : USB 1.0 FDR USB 1.0 USB 1.1 USB 2.0 USB 3.0 dan Wireless Univesal Serial Bus 6. Salah satu implementasi teknologi USB yang banyak digemari masyarakat adalah teknologi USB Flash Drive

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com

MAKALAH ANTARMUKA DAN PERIPHERAL TEKNOLOGI USB

Disusun oleh : 1. Amirul Azis 2. Muhammad Samsul Maarif` 3. Ratna Ayu Savitri (30514) (30600) (30895)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2008

Bimo Adi Pradono

www.digizoneku.com