1.
Sejarah Universal Serial Bus (USB)
Universal Serial Bus (USB)
adalah satu set spesifikasi konektivitas dikembangkan oleh Intel bekerjasama
dengan para pemimpin industri. Alat ini mempermudah pekerjaan manusia,
memiliki koneksi berkecepatan tinggi dari peripheral untuk PC yang sekali
ditancapkan, mengkonfigurasi secara otomatis. USB adalah interkoneksi yang
paling sukses dalam sejarah komputasi personal, dan telah bermigrasi ke
konsumen elektronik dan produk mobile.
2.
Pengertian USB
Universal
Serial Bus (USB) adalah standar bus serial untuk perangkat penghubung, biasanya
kepada computer namun juga digunakan di peralatan lainnya seperti konsol
permainan, ponsel dan PDA.
Sistem USB mempunyai desain yang asimetris, yang
terdiri dari pengontrol host dan beberapa peralatan terhubung yang berbentuk
pohon dengan menggunakan peralatan hub yang khusus.
Desain USB ditujukan untuk menghilangkan perlunya
penambahan expansion card ke ISA komputer atau bus PCI, dan memperbaiki
kemampuan plug-and-play (pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan
peralatan-peralatan ditukar atau ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot
komputer. Ketika USB dipasang, ia langsung dikenal sistem komputer dan memproses
device driver yang diperlukan untuk menjalankannya.
USB dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer
seperti mouse, keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk,
dan komponen networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan
multimedia seperti pemindai gambar dan kamera digital.
3. Type
Konektor Pada USB
Konektor USB hanya ada 2 macam, yakni konektor type A dan konektor type B
seperti terlihat dalam Gambar. Konektor type A dipakai untuk menghubungkan
kabel USB ke terminal USB. Konektor type B dipakai untuk menghubungkan kabel
USB ke terminal USB yang ada pada peralatan, untuk peralatan USB yang
Sederhana.
Konektor-konektor peralatan komputer
beraneka ragam bentuknya, hal ini benar-benar membuat panik orang awam. Belum
lagi setiap kali saat menambah peralatan komputer baru, diperlukan keahlian
tertentu agar peralatan baru itu bisa bekerja dengan baik. Bagi kalangan
insdutri komputer dan peralatan komputer, hal-hal tersebut di atas merupakan
masalah yang harus segera di akhiri. Usaha ini tidak main-main, karena
melibatkan raksaksa-raksaksa industri komputer, antara lain Compaq, DEL, IBM,
Intel, Microsoft, NEC dan Northern Telecom duduk bersama selama bertahun-tahun,
untuk menentukan standar baru menghubungkan komputer dengan peralatan yang
akhirnya dinamakan sebagai Universal Serial Bus.
Konektor-konektor peralatan
komputer beraneka ragam bentuknya, hal ini benar-benar membuat panik orang
awam. Belum lagi setiap kali saat menambah peralatan komputer baru, diperlukan
keahlian tertentu agar peralatan baru itu bisa bekerja dengan baik. Bagi
kalangan insdutri komputer dan peralatan komputer, hal-hal tersebut di atas
merupakan masalah yang harus segera di akhiri.
Agar peralatan USB bisa “Hot-plugable”
dan “Plug & Play” seperti yang telah disebutkan di atas,
komputer setiap saat akan melakukan “proses pengenalan”(enumerated) pada semua
peralatan USB yang terpasang dalam saluran. Selama proses pengenalan tersebut,
komputer akan menanyakan indentitas kepada alat yang baru saja dihubungkan ke
komputer sehingga belum dikenali komputer. Dalam Fase ini peralatan USB yang
terpasang wajib melaporan indentitas dirinya serta informasi- informasi
spesifik tentang dirinya. Jika proses pengenalan ini berhasil, maka komputer
akan mengambil program untuk mengendalikan alat tersebut (sering disebut dengan
driver), dan berikutnya peralatan USB tersebut sudah langsung siap dipakai.
Kalau hal ini terjadi pada Windows, selesai proses pengenalan suatu peralatan
USB baru, maka pada Control Panel - System - Device Manager akan langsung
terlihat ada peralatan USB baru yang siap dipakai.
4. USB
Berdasarkan Kecepatan Transfer Data
1.
High speed
data dengan frekuensi clock 480.00Mb/s dan tolerasi pensinyalan datapada ±
500ppm.
2.
Full speed
data dengan frekuensi clock 12.000Mb/s dan tolerasi pensinyalan datapada ±0.25%
atau 2,500ppm.
3.
Low speed
data dengan frekuensi clock 1.50Mb/s dan tolerasi pensinyalan datapada ±1.5%
atau 15,000ppm.
5.
Perkembangan USB
a.
USB 1.0: dirilis January 1996
Spesifikasi data rata-rata 1.5 Mbit/s
(Low-Bandwidth) dan 12 Mbit/s (Full-Bandwidth). belum bisa dihubungkan ke HUB
Usb.
b.
USB 1.1: dirilis September 1998
Memperbaiki kekurangan UBS 1.0 yaitu dapat
diperpanjang dan dapat digunakan pada HUB usb.
c.
USB 2.0: dirilis April 2000
Menambahkan bandwitdh hingga 480 Mbit/s [60 MB/s]
(disebut “Hi-Speed”). hasil modifikasi dari Engineering Change Notices (ECN).
beberapa kemampuan yang ditambahkan ECN dpat dilihat di USB.org: Battery
Charging Specification 1.1 (memungkinkan charge perankat ke usb misal kamera
digital/ handphone), Micro-USB Cables and Connectors Specification 1.01 (telah
support dengan port us ukuran mikro seperti pada kameradigital/ handphone),
Link Power Management Addendum ECN (memungkinkan USB dalam kondisi Slepp saat
tidak digunakan) .
Disebut
dengan superspeed bus, terdiri dari 4 kriteria kecepatan transfer data yaitu :
1. 5.0 Gbit/s.
2. 4 Gbit/s,
3. 3.2 Gbit/s
4. 0.4 Gbyte/s or 400 MByte/s)
d.
Kelebihan USB 3.0
1.
Tidak
diperlukannya pasokan daya tambahan untuk penggunaan hard disk eksternal.
2.
Suplay daya
untuk perangkat USB 2.0 maksimal 500 mA, sementara untuk perangkat 3.0 mencapai
900 mA.
3.
Hal yang baru
di USB 3.0, host-controller akan terhubung ke perangkat yang tepat ketika akan
menuliskan data pada USB flashdisk.
6.
Persinyalan Pada USB
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)
Nomor
kaki (dilihat pada soket):
Paket data umum USB, Data di bus USB disalurkan
dengan cara mendahulukan Least Significant Bit(LSB). Paket-paket USB terdiri
dari data-data berikut ini:
•Sync
Semua paket harus diawali dengan data sync. Sync
adalah data 8 bit untuk low dan full speed
atau data 32 bit untuk high speed yang digunakan untuk mensinkronkan clock dari
penerima dengan pemancar. Dua bit terakhir mengindikasikan dimana data PID
dimulai.
•PID
(Packet Identity/Id entitas paket)
Ada 4 bit PID data, supaya yakin diterima dengan
benar, 4 bit di komplementasikan dan diulang, menjadikan 8 bit data PID. Hasil
dari pengaturan tersebut adalah sebagai berikut.
•ADDR (address)
Bagian alamat dari peralatan dimana paket digunakan.
Dengan lebar 7 bit, 127 peralatan dapat disambungkan. Alamat 0 tidak sah,
peralatan yang belum terdaftar harus merespon paket yang dikirim ke alamat 0.
•ENDP (End point)
Titik akhir dari field yang terdiri dari 4 bit,
menjadikan 16 kemungkinan titik akhir. Low speed devices, hanya dapat mempunyai
2 tambahan end point pada puncak dari pipe default. (maksimal 4 endpoints).
•CRC
Cyclic Redundancy Check dijalankan pada data didalam
paket yang dikirim. Semua penanda (token) paket mempunyai sebuah 5 bit CRC
ketika paket data mempunyai sebuah 16 bit CRC.
•EOP
(End of packet)
Akhir dari paket yang disinyalkan dengan satu angka
akhir 0 (Single Ended Zero/SEO) untuk kira-kira 2 kali bit diikuti oleh sebuah
J 1 kali.
Data yang dikirim dalam bus USB adalah salah satu
dari 4 bentuk, yaitu control, interrupt, bulk, atauisochronous.
7.
Perancangan Peralatan Yang Menggunakan
USB
Untuk membuat suatu peralatan yang dapat
berkomunikasi dengan protokol USB tidak perlu harus mengetahui secara rinci
protokol USB. Bahkan kadang tidak perlu pengetahuan tentang USB protokol sama
sekali. Pengetahuan tentang USB protokol hanya diperlukan untuk mengetahui
spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat kita. Pada kenyataannya untuk
mengimplemetasikan USB protokol di FPGA ataupun perangkat bantu lain sangat
tidak efisien dan banyak waktu terbuang untuk merancangnya. Menggunakan
kontroler USB sangat lebih dianjurkan dalam membuat alat yang dapat
berkomunikasi melalui protokol ini. Kontroler USB mempunyai banyak macam
bentuk, dari microcontroller berbasis 8051 yang mempunyai input output USB
secara langsung sampai pengubah protocol dari serial seperti I2C bus ke USB.
USB controller biasanya dijual dengan disertai berbagai
fasilitas yang mempermudah pengembangan alat, diantaranya manual yang lengkap,
driver untuk windows XP, contoh code aplikasi untuk mengakses USB, contoh code
untuk USB controller, dan skema rangkaian elektronikanya. Dalam sisi
pengembangan software aplikasi dalam personal computer, komunikasi antar
hardware didalam perangkat keras USB tidak terlalu diperhatikan karena Windows
ataupun sistem operasi lain yang akan mengurusnya. Pengembang perangkat lunak
hanya memberikan data yang akan dikirim ke alat USB di buffer penyimpan dan
membaca data dari alat USB dari buffer pembaca. Untuk driver pun kadang-kadang
Windows sudah menyediakannya, kecuali untuk peralatan yang mempunyai
spesifikasi khusus kita harus membuatnya sendiri
Kesimpulannya Mengapa USB menjadi dominan dikomputer
untuk I/O???
1. Universal artinya umum,sehingga USB
dapat digunakan pada alat apa saja dan untuk kegiatan apa saja. Peralatan USB
mudah digunakan, saat dihubungkan ke komputer, komputer akan mengenali
mengambil program (driver) yang sesuai dengan peralatan tersebut.
2. USB mempermudah pekerjaan manusia,
memiliki koneksi berkecepatan tinggi dari peripheral untuk PC yang sekali
ditancapkan, mengkonfigurasi secara otomatis.
3. USB adalah jenis yang paling umum port
komputer yang digunakan di komputer saat ini. Hal ini dapat digunakan untuk
menghubungkan keyboard, mouse, kontroler game, printer, scanner, kamera
digital, dan removable media drive.
4.
USB multi
fungs karena dapat menghubungkan peralatan tambahan komputer seperti mouse,
keyboard, pemindai gambar, kamera digital, printer, hard disk, dan komponen
networking. USB kini telah menjadi standar bagi peralatan multimedia seperti
pemindai gambar dan kamera digital.
5.
Desain USB
ditujukan untuk menghilangkan perlunya penambahan expansion card ke ISA
komputer atau bus PCI, dan memperbaiki kemampuan plug-and-play
(pasang-dan-mainkan) dengan memperbolehkan peralatan-peralatan ditukar atau
ditambah ke sistem tanpa perlu mereboot komputer.
6. Untuk membuat suatu peralatan yang dapat
berkomunikasi dengan protokol USB tidak perlu harus mengetahui secara rinci
protokol USB. Bahkan kadang tidak perlu pengetahuan tentang USB protokol sama
sekali. Pengetahuan tentang USB protokol hanya diperlukan untuk mengetahui
spesifikasi yang dibutuhkan untuk alat kita.
7. Jadi, USB sangat penting dalam
pemakaian komputer untuk I/O. Karena dapat membantu perangkat-perangkat lain
dalam penghubungan ke dalam sebuah komputer.