Konfigurasi Koneksi Serial UART pada Raspberry Pi 1 untuk Pengembangan Bare Metal OS

Kompilasi oleh : Reza Ervani bin Asmanu

Dalam pengembangan sistem operasi dari nol (Bare Metal Operating System), kita belum memiliki akses ke driver grafis (HDMI) maupun driver USB untuk keyboard pada tahap awal. Oleh karena itu, jalur komunikasi utama antara komputer host (pengembang) dan Raspberry Pi (target) adalah melalui protokol Serial UART.

Artikel ini membahas panduan teknis menghubungkan adaptor USB-to-TTL ke Raspberry Pi 1 Model B (Revisi 2) dengan aman dan benar.

1. Peringatan Keamanan Krusial

Sebelum memulai penyambungan kabel, harap perhatikan peringatan berikut untuk menghindari kerusakan perangkat keras:

PERHATIAN: Level Tegangan Logika (Voltage Logic Level)

Pin GPIO pada Raspberry Pi bekerja pada tegangan logika 3.3V. Sebagian besar adaptor USB-to-TTL menyediakan pin 5V.

JANGAN PERNAH menghubungkan pin 5V dari adaptor ke pin GPIO Raspberry Pi manapun. Kesalahan ini akan mengakibatkan prosesor BCM2835 terbakar secara instan dan kerusakan permanen pada board Anda.

Asumsi konfigurasi daya pada panduan ini adalah: Raspberry Pi tetap dinyalakan menggunakan kabel power Micro-USB standar (seperti charger ponsel). Oleh karena itu, kita tidak membutuhkan suplai daya dari adaptor TTL.

2. Identifikasi Pin pada Adaptor USB TTL

Dari 5 pin yang tersedia pada umumnya adaptor USB-to-TTL, kita hanya akan menggunakan 3 pin data. Abaikan pin daya (VCC).

• Pin yang DIGUNAKAN:
  1. GND (Ground/Massa)
  2. TXD (Transmit Data – Pengirim)
  3. RXD (Receive Data – Penerima)
• Pin yang TIDAK DIGUNAKAN:
  1. 5V: Berbahaya jika tersambung ke GPIO.
  2. 3V3: Tidak diperlukan karena Raspberry Pi sudah memiliki regulator tegangan internal yang aktif saat dicolok ke Micro-USB.

3. Logika Koneksi: Metode Cross-Over

Prinsip dasar komunikasi serial adalah persilangan (cross-over). Pin pengirim (TX) dari satu perangkat harus bertemu dengan pin penerima (RX) di perangkat lain.

• “Mulut” (TX) Host $\rightarrow$ “Telinga” (RX) Target.
• “Telinga” (RX) Host $\leftarrow$ “Mulut” (TX) Target.

4. Skema Pengkabelan (Wiring Diagram)

Berikut adalah tabel koneksi antara Adaptor USB TTL ke Header P1 Raspberry Pi 1:

Adaptor USB TTL	Arah Sinyal	Raspberry Pi (Header P1)	Fungsi
GND	$\leftrightarrow$	Pin 6 (Ground)	Menyamakan referensi ground agar sinyal stabil.
TXD	$\rightarrow$	Pin 10 (GPIO 15 / RXD)	Data dikirim dari PC, diterima oleh Raspberry Pi.
RXD	$\leftarrow$	Pin 8 (GPIO 14 / TXD)	Data dikirim oleh Raspberry Pi, diterima oleh PC.

Panduan Identifikasi Fisik Pin Header P1

Pada Raspberry Pi 1 Model B, cari header P1 (deretan pin di sudut dekat slot SD Card).

• Baris Luar (Pinggir Papan): Merupakan baris untuk nomor pin genap (2, 4, 6, 8, 10, dst).
• Pin 6 (GND): Pin fisik ke-3 dari kiri (pada baris luar).
• Pin 8 (TXD/GPIO 14): Pin fisik ke-4 dari kiri (pada baris luar).
• Pin 10 (RXD/GPIO 15): Pin fisik ke-5 dari kiri (pada baris luar).

5. Pra-Kondisi dan Verifikasi Sistem

Sebelum menyalakan Raspberry Pi, lakukan pemeriksaan akhir berikut:

1. Verifikasi Driver Host:Pastikan adaptor USB TTL telah terdeteksi oleh komputer host.
   • Linux (Fedora/Ubuntu): Cek dengan perintah ls /dev/ttyUSB*. Biasanya terdeteksi sebagai /dev/ttyUSB0.
   • Windows: Cek pada Device Manager, biasanya terdeteksi sebagai COM3, COM4, dst.
2. Kekuatan Koneksi:Pastikan kabel GND terpasang dengan kencang. Koneksi ground yang buruk adalah penyebab utama data korup (garbage characters) pada terminal.
3. Cek Ulang Posisi TX/RX:Pastikan kabel sudah terpasang menyilang (TX adaptor ke RX Pi, dan RX adaptor ke TX Pi).

6. Langkah Selanjutnya

Setelah koneksi fisik terbentuk, langkah selanjutnya dalam pengembangan kernel adalah menginisialisasi perangkat keras UART melalui kode. Kita perlu mengatur register GPIO agar Pin 14 dan Pin 15 beralih ke mode “Alternate Function 0” (ALT0), yang mengubah fungsi pin tersebut dari GPIO standar menjadi pin Serial UART.