Aplikasi Sistem Kontrol Gerak Webcam Jarak Jauh Berbasis Protokol Internet Menggunakan Mikrokontroler AT32UC3A0256

Transkripsi

1 Aplikasi Sistem Kontrol Gerak Webcam Jarak Jauh Berbasis Protokol Internet Menggunakan Mikrokontroler AT32UC3A0256 Oleh: Jeimy Octodhola Purba NIM : Skripsi Untuk Melengkapi Syarat-syarat Memperoleh Ijasah Sarjana Teknik Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga Februari 2012

2 Aplikasi Sistem Kontrol Gerak Webcam Jarak Jauh Berbasis Protokol Internet Menggunakan Mikrokontroler AT32UC3A0256 Oleh: Jeimy Octodhola Purba NIM : Tugas Akhir ini Telah Diterima dan Disahkan Sebagai Salah Satu Persyaratan guna Mencapai SARJANA TEKNIK Dalam KONSENTRASI TEKNIK ELEKTRONIKA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA SALATIGA Disahkan oleh: Pembimbing I Pembimbing II Ir. Lukas B.S.S., M.Sc. Tgl: Deddy Susilo, S.T. Tgl:..

3 INTISARI Dengan semakin berkembangnya teknologi di bidang mikrokontroller, pada tugas akhir ini, akan diperkenalkan sebuah mikrokontroler 32-bit AT32UC3A sebagai pengendali utama dari sistem kontrol jarak jauh berbasis IP (Internet Protocol). Sedangkan objek yang akan digunakan adalah sebuah kamera (webcam) yang nantinya dapat diatur oleh pengguna sesuai dengan sudut pandang yang diinginkan melalui web browser. Dikarenakan sistem dari alat ini berbasis IP, maka sistem ini dapat diterapkan di dalam suatu jaringan komputer baik itu lokal (LAN) maupun publik (Internet). Dengan mengakses alamat IP dari alat ini, pengguna akan langsung menuju halaman web yang berisi informasi berupa gambar serta tombol penggerak untuk menggerakan kamera. Pengujian dilakukan pada jaringan lokal (LAN) dan pada jaringan lokal yang terhubung dengan internet yang mempunyai IP-publik. Untuk pengujian pada jaringan lokal tidak ada kendala. Sedangkan pengujian pada jaringan Internet dipengaruhi oleh koneksi jaringan Internet-nya.

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukurr kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan rahmat-nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Pengetahuan yang didapatkan dari perkuliahan sangat berguna dalam penyusunan skripsi ini. Walaupun skripsi ini telah selesai, perjuangan untuk meraih masa depan baru saja dimulai. Semoga dengan pengetahuan yang didapatkan selama masa perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini dapat menjadi bekal untuk memasuki dunia kerja. Skripsi yang berjudul Aplikasi Sistem Kontrol Gerak Webcam Jarak Jauh Berbasis Protokol Internet Menggunakan Mikrokontroler AT32UC3A0256 ini disusun guna memenuhi salah satu syarat kelulusan guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro di Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga. Dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak mengalami masalah dan hambatan. Namun bantuan dan bimbingan yang diperoleh, dapat membantu di dalam penyelesaian skripsi ini. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ayah (J.T. Parluhutan Purba), ibu (B. Emy Juni H.) dan kedua adik tercinta (Scenda B. Purba dan Dameria Purba) yang selalu mengingatkan penulis untuk segera menyelesaikan skripsi. 2. Bapak Ir. Lukas B.S.S., M.Sc. selaku pembimbing I yang telah membantu banyak dalam memberikan ide, pengetahuan serta saran terhadap masalah yang dijumpai dalam penyusunan skripsi ini. ii

5 3. Bapak Deddy Susilo, S.T. selaku pembimbing II yang telah membantu juga didalam memberikan saran serta semangat untuk menyelesaikan skripsi ini. 4. Segenap dosen serta staf FTEK UKSW yang telah mengajarkan banyak hal baik didalam maupun diluar perkuliahan. 5. Teman-teman satu perjuangan di Lab XT (Surya, Obo, Trek, Noven, Pak Dhe, Mas Wid, Mas Anton, Mas Erik W. (smbr), Ardhi, Daniel K. 05, Daniel K.S. 04, Bayu Solo, Iwan, Ivan, Hansen, Luis, Adrian BH dkk) pengalaman yang didapatkan bersama kalian sungguh berharga. 6. Teman-teman angkatan 2004 (Suset, Atonk, Dendy, Anton, Bayu Semarang, Karel, Wawa, Nopex, Dwi, Happy, DK, Lero, Alphonso, Krisna, Agung, dkk) sungguh menyenangkan bisa bersama dan mengenal kalian selama ini. 7. Teman-teman kost ST3 (Rio, Bagas, Manol, Okky, Mas Heru, Kemat, Melvin dan anak-anak kost yang lainnya) yang membuat kost ST3 senyaman rumah sendiri. 8. Pihak-pihak lain yang belum disebutkan yang juga memberikan dukungan kepada penulis. Salatiga, Februari 2012 Penulis Jeimy Octodhola Purba iii

6 DAFTAR ISI INTISARI. PRAKATA... DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LISTING CODE. DAFTAR SINGKATAN. i ii iv vii ix x xi BAB I. PENDAHULUAN Tujuan Latar Belakang Gambaran Sistem Batasan Masalah Sistematika Penulisan... 7 BAB II. DASAR TEORI Mikrokontroler AVR 32-bit Block Diagram Konfigurasi Catu Daya Konfigurasi Pin Memori dan Sistem Bus Ethernet MAC USB (Universal Serial Bus) Motor Servo 17 iv

7 2.3. Kamera Digital Protokol Internet Ethernet Protokol TCP/IP Hyper Transfer Protocol (HTTP) Pengalamatan IP IP Routing FreeRTOS pada Mikrokontroler Multitasking Scheduling Context Switching Real Time Applications Real Time Scheduling.. 35 BAB III. PERANCANGAN Perancangan Modul Master Perancangan Modul Slave Perancangan Modul Catu Daya Perancangan Modul Kamera Perancangan Perangkat Lunak Antarmuka yang Berupa File HTML Penggunaan FreeRTOS PWM Kontroler Web Server Kontroler USB Kontroler pada Mode Device.. 59 v

8 BAB IV. ANALISA DAN HASIL PENGUJIAN Pengujian Gerak Motor Servo Pengujian Catu Daya Pengujian Menampilkan Halaman Web kedalam Web Browser Pengujian Pengiriman Gambar dari Modul Master Pengujian Pengambilan Gambar Melalui Modul Master Pengujian Sistem Pada Jaringan Lokal Pengujian Sistem Pada Jaringan yang Terhubung Internet.. 68 BAB V. PENUTUP Kesimpulan Saran Pengembangan 71 DAFTAR PUSTAKA.. 72 vi

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Gambaran Keseluruhan Sistem. 5 Gambar 2.1. Block diagram AT32UC3A.. 11 Gambar 2.2. Susunan 144-pin jenis LQFP. 12 Gambar 2.3. HMatrix Master/Slave Connection 15 Gambar 2.4. Konfigurasi kabel pada Motor Servo 17 Gambar 2.5. a) Posisi Motor Servo saat diberi pulsa 1.5 ms b) Gambaran sinyal pulsa yang diberikan. 17 Gambar 2.6. Contoh webcam X-tech. 18 Gambar 2.7. Contoh IP-Kamera DCS Gambar 2.8. Contoh Kamera TTL PTC Gambar 2.9. Lapisan pada Protocol TCP/IP.. 23 Gambar Pembagian Alamat IP 30 Gambar Algoritma routing.. 32 Gambar Ilustrasi scheduling seiring berjalannya waktu.. 33 Gambar Contoh suatu task yang dijalankan sebelum ditangguhkan Gambar RTOS Scheduling. 36 Gambar 3.1. EVK 1100 sebagai Modul Master. 39 Gambar 3.2. Blok mikrokontroler, tpmbol reset dan 3 buah osilator. 39 Gambar 3.3. Blok Decoupling Capacitance.. 40 Gambar 3.4. Blok Regulator 5V 40 Gambar 3.5. Blok Regulator 3.3V. 40 Gambar 3.6. Blok Konektor JTAG 41 vii

10 Gambar 3.7. Blok PHY Layer dan konektor RG Gambar 3.8. Blok Power USB.. 42 Gambar 3.9 Blok Konektor USB. 42 Gambar 3.10 Blok Dataflash.. 42 Gambar Gambar Modul Slave 43 Gambar Konfigurasi kabel pada Motor Servo 43 Gambar Catu daya 5 VDC dan Catu daya 9 VDC. 44 Gambar Rangkaian tambahan pengubah 3.2V menjadi 5V 45 Gambar Susunan pin pada Modul Kamera. 46 Gambar Pengkabelan antara pin pada Modul Kamera dengan DB Gambar Alur Program Kontrol Panel. 50 Gambar 4.1. Posisi pergerakan motor pada posisi arah Horisontal dan 90 0 arah Vertikal 60 Gambar 4.2. Grafik lebar pulsa terhadap sudut. 61 Gambar 4.3. Sinyal PWM pada sudut Gambar 4.4. Batas-batas posisi pergerakan motor. 62 Gambar 4.5. Halaman file jim.html yang tertampil pada web browser. 63 Gambar 4.6. Proteksi saat nilai horisontal tidak sesuai. 64 Gambar 4.7. File asil jim_13.jpg dengan resolusi 640x Gambar 4.8. Hasil print screen tampilan web.. 66 viii

11 DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Tabel Perbandingan Kemampuan webcam dan IP-Camera.. 2 Tabel 1.2. Tabel perbandingan sistem yang akan dibuat... 3 Tabel 2.1. List AT32UC3A dari segi memori Tabel 2.2. Konfigurasi pin yang dipakai 12 Tabel 2.3. Pengalamatan Memori.. 14 Tabel 2.4. High Speed Bus Masters dan High Speed Bus Slaves.. 15 Tabel 2.5. Tabel 7 lapisan OSI.. 21 Tabel 2.6 Tabel lapisan pada protocol TCP/IP. 23 Tabel 2.7. List port-port pada protocol TCP dan UDP. 25 Tabel 2.8. Kode Status HTTP Response.. 28 Tabel 2.9. Status Code dan Reason Pharse-nya 28 Tabel 3.1. Hasil Pengujian sinyal PWM dari function generator pada Motor Servo. 55 Tabel 3.2. Register untuk sinyal PWM.. 56 Tabel 4.1. Hasil Pengujian Sinyal PWM Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Modul Catu Daya 63 Tabel 4.3. List file gambar dari webcam.. 64 Tabel 4.4. Pengujian streaming gambar berdasarkan fps. 67 ix

12 DAFTAR LISTING CODE Listing Code 3.1. Tombol Kontrol Panel 50 Listing Code 3.2. Fungsi check_mtr(direction).. 52 Listing Code 3.3. Fungsi set_actuator_value(message).. 53 Listing Code 3.4. Kode untuk menampilkan gambar. 53 Listing Code 3.5. Kode untuk menampilkan gambar secara terus-menerus.. 54 Listing Code 3.6. PWM Kontroler pada mikrokontroler 58 x

13 DAFTAR SINGKATAN ADC CMOS CRLF DMA DMIPS DSP EVK HTML IEEE IP JPEG JTAG LAN LCD LQFP MAC MII MMC MPU OS OTG PC Analog to Digital Converter Complementary Metal Oxide Semiconductor Carriage Return Line Feed Direct Memory Access Dhrystone Million Instructions Per Second Digital Signal Processing Evaluation Kit Hyper-Text Markup Language Institute of Electrical & Electronics Engineers, Inc Internet Protocol Joint Photographic Expert Group Joint Test Action Group Local Area Network Liquid Crystal Display Low-profile Quad Flat Package Media Access Control Media Independent Interface Multi Media Card Memory Protection Unit Operating System On-The-Go Personal Computer xi

14 PCM PWM RISC RTOS SD card SPI SRAM TCP TTL USART USB Webcam Pulse Code Modulation Pulse Width Modulation Reduced Instruction Set Computer Real Time Operating Systems Secure Digital card Serial Peripheral Interface Static Random Access Memory Transmission Control Protocol Transistor-transistor Logic Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter Universal Serial Bus Web Camera xii