IMPLEMENTASI PORTABLE SMART CARD READER UNTUK ABSENSI Rijal Fakhruddin, Agung Harsoyo Program Studi Teknik Elekro Sekolah Teknik Elektro dan Informatika Institut Teknologi Bandung ABSTRAK Teknologi Smart Card telah memasuki babak baru seiring perkembangan pesat dunia elektronika- chip-chip berukuran kecil yang banyak diproduksi saat ini telah diimplementasikan dalam sebuah kartu-yang akan menggantikan teknologi kartu data magnetik yang digunakan sebelumnya. Dengan ditambahkannya chip Processor dalam kartu data memungkinkan kartu data tersebut melakukan proses lebih lanjut terhadap data yang terdapat di dalamnya sehingga berbagai fitur tambahan seperti penambahan fitur keamanan data serta aplikasi lainnya menjadi semakin mudah dilakukan. Mulai banyaknya aplikasi yang dibangun berbasis smart card mengakibatkan banyak produsen perangkat keras memproduksi perangkat Smart Card Reader, namun untuk memperoleh Smart Card Reader tersebut masih harus diimpor. Selain itu umumnya Smart Card Reader yang beredar dipasar masih membutuhkan komputer dikarenakan Smart Card Reader itu memang dirancang untuk bermacam-macam aplikasi sehingga harus fleksibel dengan aplikasi yang akan dibangun oleh konsumen. Perangkat pembaca Smart Card yang Portable untuk keperluan khusus seperti untuk absensi belum umum dijumpa, untuk itu penulis mencoba untuk membangun sebuah perangkat Portable Smart Card Reader sederhana berbasis Microcontoller PIC16F873 yang khusus diaplikasikan untuk absensi mahasiswa. Sebagai pengujian sistem digunakan Prototype dari Gold Card yang merupakan Smart Card berbasis PIC16F84A dan EEPROM 24C16. Hasil pengujian menunjukkan bahwa prototipe ini berfungsi dengan baik. Kata kunci: Portable Smart Card Reader, Microcontoller PIC16F873, Gold Card. 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Proses pengambilan data absen menggunakan kertas dan alat tulis dapat menjadi faktor yang menyulitkan dalam pemrosesan data absen lebih lanjut karena data harus tetap diketik satu demi satu secara manual. Seiring dengan langkah ITB membangun Smart kampus serta digunakannya Smart Card sebagai kartu identitas mahasiswa di ITB maka optimasi pengambilan data absensi mahasiswa dapat dilakukan. Saat ini telah banyak dikembangkan perangkat pembaca untuk Smart Card. Telah banyak Smart Card Reader dirancang untuk dapat digunakan sebagai perangkat input output komputer tetapi tidak dirancang sebagai perangkat Portable yang dibutuhkan dalam pengambilan data absen. Sebagai suatu perangkat yang Portable dan digunakan oleh banyak orang, Portable Smart Card Reader ini dibuat sesederhana mungkin agar mudah digunakan serta hemat energi agar baterai yang digunakan lebih tahan lama. 1.2 Tujuan Penelitian Penelitian ini ditujukan untuk mengimplementasikan perangkat keras dan perangkat lunak Portable Smart Card Reader sebagai sistem pendukung dalam proses pengambilan data absensi mahasiswa serta melakukan pengujian terhadap sistem yang telah dibangun berdasarkan spesifikasi awal dan data-data yang didapatkan untuk mengetahui apakah sistem telah bekerja dengan baik. 1.3 Batasan Masalah Dalam pelaksanaan penelitian ini dilakukan beberapa pembatasan terhadap masalah sebagai berikut : Portable Smart Card Reader dibuat untuk membaca data identitas mahasiswa pada prototype kartu Gold Card. 247
Daya yang dibutuhkan disediakan oleh baterai 9 Volt Standar. Perangkat yang dibangun menggunakan komponen yang umum dipasaran. Perangkat tidak dirancang untuk menulis program pada Microcontroller dari Smart Card. Data dari Smart Card disimpan sementara oleh Reader pada memory external menggunakan serial EEPROM AT24C64 dengan kapasitas 8KByte. Pertukaran data dari Reader ke komputer dilakukan melalui port serial RS232. Aplikasi sistem informasi lengkap khusus absensi mahasiswa tidak dibuat. 1.4 Spesifikasi Sistem Agar sistem dapat diimplementasikan dengan jelas maka pada tahap awal perlu ditentukan spesifikasi dari sistem yang akan dibangun. Spesifikasi sistem yang akan dibangun adalah: 1. Power Supply : Baterai 9Volt standar. 2. Interfacing : Serial RS232, Slot Amphenol ISO7816 3. Display : LCD 16 kolom dan 2 baris. 4. Memory data : I2C EEPROM 8KByte 5. CPU : 8-bit Core Microcontroller 6. System Clock : 3,579 MHz 7. Standar : ISO/IEC 7816 Gambar 2.1 Klasifikasi Smart Card Proses transmisi data antara Smart Card dengan Reader-nya terjadi secara Half Duplex dengan demikian proses pengiriman dan penerimaan data dilakukan bergantian. Setelah kartu dimasukan kedalam Slot pada Reader maka proses pertama yang terjadi adalah Reader me-reset kartu, setelah kartu ter-reset maka kartu akan mengirimkan kode ATR (Answer To Reset) yang berisi beberapa parameter kartu untuk diperiksa oleh Reader, setelah kode ATR diterima dan dimengerti oleh Reader maka Reader akan mengirimkan perintah pertama pada kartu dan kartu akan mengirimkan respon dari perintah tersebut. Pada selang waktu antara kode ATR diterima dan perintah pertama dikirim, jika diperlukan Reader juga dapat mengirim PPS (Protocol Parameter Selection). Proses-proses diatas dapat diilustrasikan dalam gambar berikut. 2. DASAR TEORI Smart Card adalah media penyimpan data dalam satu kartu yang merupakan pengembangan dari kartu magnetik dan mempunyai ukuran serupa dengan kartu pembayaran plastik masa kini. Beberapa jenis Smart Card masa kini memiliki chip Microprocessor serta Memory didalamnya sehingga Smart Card itu sendiri mampu menjalankan berbagai aplikasi seperti memproses data, melakukan proteksi terhadap data, serta melakukan proses otentifikasi. Berikut ini adalah kasifikasi Smart Card menurut beberapa hal seperti jenis chip yang dipakai, metoda Interfacing dalam transfer data serta sistem operasi yang dipakai. Gambar 2.2 Transmisi Data Smart Card 3. IMPLEMENTASI SISTEM 3.1 Perangkat Keras Diagram blok dari sistem yang dibangun terlihat dalam gambar berikut: 248
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Sistem yang digambarkan seperti pada diagram blok di atas memiliki fungsi umum berikut ini. 1. Menyediakan sumber daya baik untuk Reader maupun untuk Smart Card yang dibuat dengan rangkaian power supply DC to DC switching Regulator. 2. Menyediakan clock untuk Reader dan Smart Card. 3. Menyediakan jalur komunikasi antara Reader dan Smart Card maupun Reader dan PC. 4. Menyimpan data yang telah diambil dari Smart Card. 5. Menampilkan data yang baru saja diambil dari Smart Card. perangkat lunaknya. Secara umum, program yang dibuat harus dapat melaksanakan fungsi fungsi berikut ini. 1. Keluar dari mode sleep berdasarkan interupsi komunikasi serial RS232 maupun dimasukannya kartu. 2. Mengaktifkan dan menonaktifkan rangkaian clock untuk kartu. 3. Melakukan komunikasi dengan Kartu. 4. Memeriksa apakah data yang baru diterima telah ada dalam memori dan meyimpannya jika belum ada. 5. Menampilkan data pada LCD. 6. Melakukan komunikasi dengan PC melalui port RS232 dan melaksanakan perintah yang didapat (baca, tulis, hapus). 7. Memerintahkan microcontroller masuk mode sleep. Berikut ini adalah diagram alir dari program pada Portable Smart Card Reader. Gambar dibawah ini adalah portable smart card reader yang telah selesai dibuat: Gambar 3.3 Diagram Alir Program Pada Reader Sedangkan program pada Prototpe Gold Card dibuat dengan diagram alir sebagai berikut. Gambar 3.2 Portable Smart Card reader 3.2 Perangkat Lunak Agar sistem dapat melaksanakan fungsinya dengan baik selain perangkat keras perlu dibuat juga 249
Gambar 3.4 Diagram Alir Program Pada Prototype Gold Card Untuk melakukan komunikasi antara Reader dan PC, pada PC dibuat suatu aplikasi yang dibangun dengan menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic 6. Berikut ini adalah diagram alir program yang dibangun pada PC. Gambar 4.1 Simulasi Pembacaan Kartu Berhasil Dari tampilan diatas terlihat pada layar LCD data NIM 13299090 telah tersimpan yang berarti Reader yang dimodelkan dalam simulasi dapat membaca kartu yang juga di modelkan. 4.2 Pengujian Fungsional Berikutnya dilakukan pengujian funsional Reader, pengujian dilakukan degan mengukur level tegangan dan arus pada input serta output power supply untuk mengetahui efisiensi daya regulator, membaca data NIM dari kartu serta membaca data pada Memory Smart Card Reader untuk ditampilkan pada monitor PC. Gambar 3.5 Diagram Alir Program Untuk PC 4. PENGUJIAN SISTEM Pengujian sistem dalam penelitian ini dilakukan dengan simulasi sistem pada program simulor ISIS 6 Professional dari Proteus VSM Model yang dapat mensimulasikan rangkaian microcontroller dan program pada microcontroller tersebut yang telah dicompile, serta pengujian fungsional yang langsung dilakukan pada perangkat yang telah selesai dibuat. 4.2.1 Pengujian Level Tegangan Pengujian Level tegangan dilakukan dengan menggunakan multimeter digital pada titik-titik input serta output dari modul Power Supply. Baterai yang digunakan adalah baterai 9 Volt standar sesuai dengan spesifikasi awal perangkat, tegangan baterai awal tanpa terbeban terukur sebesar 8,8 Volt, pengukuran berikutnya dilakukan pada modul Power Supply, tegangan keluaran modul Power Supply tanpa terbeban terukur sebesar 4,98 Volt nilai tegangan ini masih dalam batas yang diperkenankan dalam standar ISO7816 yang berkisar antara 4,75 Volt sampai 5,25 Volt. Pengujian modul Power Supply dengan beban dapat dilihat pada tabel berikut. 4.1 Simulasi Sistem Simulasi pembacaan kartu dilakukan dengan membuka Switch1 (switch bawah) yang sebelumnya tertutup. Proses ini sama dengan proses terdorongnya Switch pada slot kartu pada kondisi yang sebenarnya. Berikut ini adalah hasil tampilan simulasi: Tabel 4.1 Pengujian Tegangan Power Supply 250
Dari tabel terlihat bahwa efisiensi daya dari Power Supply kurang lebih 90% dengan demikian efisiensi daya dari DC to DC Converter yang digunakan cukup tinggi dan dapat digunakan pada perangkat Portable. Kolom sleep adalah kondisi pada saat Reader Standby dengan mode sleep dan rangkaian clock untuk kartu dimatikan, kolom Tanpa sleep adalah kondisi saat Reader tidak digunakan tanpa mode sleep dan tanpa mematikan rangkaian clock untuk kartu, kolom Kerja adalah kondisi kerja dimana Reader membaca data dari kartu dan menampilkannya pada layar LCD. 4.2.2 Pengujian Pembacaan Kartu Pengujian pembacaan NIM Smart Card dilakukan pada Portable Smart Card Reader yang telah selesai dibuat dengan menggunakan Prototype Gold Card. Sesuai dengan hasil simulasi Portable Smart Card dapat membaca data NIM Prototype Gold Card. NIM yang telah tersimpan pada memory Smart Card Reader untuk ditampilkan pada layar monitor PC dengan aplikasi yang telah dibuat dengan bahasa pemrograman Visual Basic 6. Dari hasil pembacaan didapat tampilan sebagai berikut: Gambar 4.4 Pengujian pembacaan memory smart card reader oleh PC Dari tampilan diatas didapat tampilan hasil dari proses pembacaan data-data NIM pada memory Portable Smart Card Reder, dengan demikian PC telah dapat berkomunikasi dengan Reader. 5. KESIMPULAN Gambar 4.2 Pembacaan kartu berhasil Jika pembacaan dilakukan sekali lagi maka reader akan memberikan konfirmasi bahwa data NIM telah tersimpan sebelumnya pada memory Smart Card Reader. Dari hasil implementasi dan pengujian yang didapat dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Portable Smart Card Reader yang dibuat dapat berkomunikasi dengan Prototype Smart Card Gold Card dan data yang diterima dapat disimpan pada Memory EEPROM Portable Smart Card Reader. 2. Efisiensi daya dari DC to DC Regulator yang tinggi sekitar 90% telah memenuhi spesifikasi dari regulator perangkat Portable yang mensyaratkan efisiensi tinggi. 3. Mode sleep Microcontroller PIC16F873 serta kontrol terhadap aktifasi rangkaian clock untuk Smart Card dapat mengurangi konsumsi daya Perangkat Portable Smart Card Reader. 4. Perangkat Portable Smart Card Reader dapat berkomunikasi dengan PC melalui komunikasi serial RS232. 6. REFERENSI Gambar 4.3 Data telah tersedia pada reader 4.2.3 Pengujian Komunikasi PC dan Reader Pengujian berikutnya dilakukan untuk menguji apakah Reader dapat berkomunikasi dengan PC. Pengujian ini dilakukan dengan membaca data-data [1] Wolfgang Rankl, Wolfgang Effing: Smart Card Handbook, 3 rd Edition, John Wiley&Sons, England, 2003 [2] M.R. James: Microcontroller Cookbook PIC & 8051, Newnes, England, 2003 [3] http://www.innovativeelectronics.com [4] http://www.epanorama.net [5] http:// www.microchip.com [6] http:// www.picbasic.co.uk/forum 251
252