pengenalan mikrocontroller

Post on 07-Jul-2015

95 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

MICROCONTROLLER

PENDAHULUAN

uC Suatu sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung dalam sebuah chip (IC dengan kepadatan yang sangat tinggi) CPU (Central Processing Unit) RAM (Random Access Memory) EEPROM/EPROM/PROM/ROM I/O, Serial & Parallel Interupt Controller Timer

Arah perkembangan dunia elektronika embedded system atau embedded electronic. Salah satunya dengan menggunakan mikrokontroler.

Microcontroller biasa disingkat MCU atau C

uC Vs uPMicrocontroler

Mikroprosesor

CPU CPU Memory

I/O

Vendor uC Atmel Motorola Mitsubishi NEC Hitachi Philips Intel SGS-Thomson Microchip Matsushitta Toshiba National Semiconductor Zilog Texas Instruments Siemens Sharp dll

Teknik Fabrikasi CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) Digunakan memproduksi hampir semua uC terbaru. Memerlukan daya yang lebih rendah memungkinkan dioperasikan menggunakan batere

Memungkinkan dioperasikan pada fully atau mendekati fully static, clock dapat diperlambat /diberhentikan sehingga chip berada dalam kondisi (mode) sleep.

Lebih tahan terhadap noise Proses fabrikasi : NMOS + PMOS

NMOS (n-channel Metal-Oxide-Semiconductor) Sudah jarang digunakan/tidak digunakan lagi Memerlukan daya yang lebih tinggi

Sifat spesifik uC Hemat daya Ukuran yang kecil Flexibilitas Kemampuan terbatas

Arsitektur Von Neuman Data bus yang dipergunakan untuk "fetch" instruksi dan data. Program (instruksi) dan data disimpan pada memori utama secara bersama-sama. Ketika kontroler mengalamati suatu alamat di memori utama, hal pertama yang dilakukan dalah mengambil instruksi untuk dilaksanakan dan kemudian mengambil data pendukung dari instruksi tsb.

Memperlambat operasi mikrokontroler.

Harvard Memiliki bus data dan instruksi yang terpisah memungkinkan eksekusi dilakukan secara bersamaan.

Memungkinkan eksekusi yang lebih cepat Memerlukan disain yang lebih kompleks.

Instruksi CISC (Complete Instruction Set Computer). Hampir semua mikrokontroler adalah mikrokontroler CISC Biasanya memiliki lebih dari 80 instruksi.

Keunggulan dari CISC ini adanya instruksi yang bekerja seperti sebuah makro, sehingga memungkinkan programmer untuk menggunakan sebuah instruksi menggantikan beberapa instruksi sedarhana lainnya.

RISC (Reduced Instruction Set Computer) Kecenderungan industri untuk menggunakan disain mikroprosesor RISC. Dengan menggunakan jumlah instruksi yang lebih sedikit, memungkinkan lahan pada chip (silicon real-estate) digunakan untuk meningkatkan kemampuan chip.

Keuntungan dari RISC adalah kesederhanaan disain, chip yang lebih kecil, jumlah pin sedikit dan sangat sedikit mengkonsumsi daya.

Memory EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) Digunakan untuk menyimpan sejumlah kecil parameter yang dapat berubah dari waktu ke waktu. Jenis memori ini bekerja relatif pelan kemampuan untuk dihapus/tulis nya juga terbatas. lebih baik dari EEPROM ketika dibutuhkan sejumlah besar memori non-volatile untuk program. FLASH ini bekerja lebih cepat dan dapat dihapus/tulis lebih sering dibanding EEPROM. Sangat berguna ketika dibutuhkan memori yang besar untuk menyimpan data dan program. Sangat cepat dibanding memori non-volatile tidak terdapat keterbatasan kemampuan hapus/tulis sangat cocok untuk aplikasi untuk menyimpan dan manipulasi data secara lokal.

FLASH (EPROM)

Battery backed-up static RAM

Field programming/reprogramming menggunakan memori non-volatile untuk menyimpan program memungkinkan mikrokontroler dapat diprogram setelah dirakit diPCBnya. dapat diprogram satu kali saja (tidak dapat dihapus atau dimodifikasi). OTP menggunakan EPROM standard tetapi tidak memiliki cara/metode untuk menghapus programnya.

OTP - One Time Programmable

Memory (lanjutan) Software protection Software protection hanya dipunyai oleh komponen OTP atau komponen yang dapat diprogram ulang. Melindungi software dari pembajakan, modifikasi atau rekayasa ulang

Pada komponen jenis Mask ROM tidak diperlukan proteksi, hal ini dikarenakan untuk membajak isi programnya seseorang harus membacanya (visual) dari chip nya dengan menggunakan mikroskop elektron. TEST MODE MEMUNGKINKAN KITA MEMBACA KESELURUHAN ISI ROM Test mode ini bersifat SANGAT-SANGAT- SANGAT DIRAHASIAKAN Test mode hanya diketahui oleh vendor yang memproduksi mikrokontroler tersebut. Test mode hanya dapat dilakukan pada komponen Mask ROM.

Input/Output UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter) Komunikasi serial sinkron tidak memerlukan start/stop bit dapat beroperasi pada clock yang lebih tinggi dibanding asinkron.

SPI (Serial Peripheral Interface) SCI (serial communications interface) Enhanced UART (asynchronous serial port) Merupakan antarmuka serial 2 kawat yang dikembangkan oleh Philips untuk aplikasi 8-bit I2C bus ini berfungsi sebagai antarmuka jaringan multi-master, multi-slave dengan deteksi tabrakan data. Jaringan dapat dipasangkan hingga 128 titik dalam jarak 10 meter. Setiap titik dalam jaringan dapat mengirim dan menerima data. Setiap titik dalam jaringan harus memiliki alamat yang unik.

I2C bus (Inter-Integrated Circuit bus)

Analog to Digital Conversion (A/D). Digital to Analog(D/A) Converters. Comparator. Mikrokontroler tertentu memiliki sebuah atau lebih komparator. Komparator ini bekerja seperti IC komparator biasa tetapi sinyal input/outputnya terpasang pada bus mikrokontroler.

Interupsi Interupt : sinyal untuk meminta perhatian mikroprosesor Mikrokontroler menunda operasi yang sedang dilakukan Mengidentifikasi interupsi yang datang Menjalankan rutin pelayanan interupsi.

Rata-rata mikrokontroler memiliki minimal sebuah interupsi eksternal

Interupsi yang dimiliki bisa dipicu oleh "edge" atau "level". Jenis Interupt Maskable Interrupts Bebas memilih untuk menggunakan satu atau lebih interupsi. Dapat mematikan interupsi saat mikrokontroler sedang melakukan proses yang kritis.

Vectored Interrupts Interupt handler secara otomatis akan memindahkan program pada alamat tertentu yang telah ditentukan sesuai dengan jenis interupsi yang terjadi.

Mikrokontroler Populer 8051 (Intel dan lainnya) Memiliki banyak varian untuk memenuhi keperluan yang bebeda. Diproduksi tidak hanya oleh Intel

6805 (Motorola) Arsitektur Von Neuman Stack pointer yang dimiliki adalah 5 bit sehingga kedalaman stack terbatas hingga 32 byte. Beberapa mikrokontroler dari keluarga ini memiliki ADC, PLL, Frq. Synthesizer, serial I/O dan software security.

PIC (MicroChip) Mikrokontroler RISC pertama (33 instruksi untuk 16C5x) kesederhanaan rancangan memungkinkan untuk menambah kemampuannya dengan biaya yang rendah. chip yang sangat kecil, sedikit pin dan pemakaian daya yang sangat kecil.

Arsitektur Harvard memungkinkan akses data dan program secara bersamaan sehingga menaikan kinerja pemrosesannya.

Terdapat tiga keluarga PIC pada saat ini yaitu PIC16C5x, PIC16Cxx dan PIC17Cxx.

Z8 (Zilog) Turunan dari Zilog Z80. Memiliki arsitektur unik merupakan arsitektur gabungan dengan tiga daerah memori yaitu: program memori, data memori CPU register file.

Memiliki UART, timer, DMA, I/O hingga 40 buah pada chipnya dan ersi lainnya memiliki sync/async serial channel.

Keseluruhan mikrokontroler ini memiliki Stack RAM yang dapat dikonfigurasikan dan sistem interupsi, dua timer programmable dengan interupt, proteksi ROM, dua analog komparator

Development Software Software untuk menggunakan mikrokontroler dapat didapatkan secara gratis dengan mencari di WWW, tetapi software gratis biasanya tidak dilengkapi dengan dokumentasinya. Software ini diantaranya adalah software untuk simulasi dan software untuk pemrograman. Jika ingin lebih serius mendalami mikrokontroler mungkin lebih baik untuk membeli software lengkap dengan dokumentasinya. Mis : Jika PIC merupakan mikrokontroler yang dipilih, kita dapat mendownload software yang diperlukan secara gratis di web microchip yaitu MPSIM (simulator), MPASM (assembler).

Memilih Mikrokontroller Pertimbangan Ketersediaan dan harga dari suatu development tools (Programmer, Emulator dan Simulator) Ketersediaan dokumentasi (Ref. Manual, Application notes, dan buku lainnya). Ketersediaan tempat bertanya/komunitas Ketersediaan komponen OTP, Mask, Programmable. Harga uC

Aplikasi uC Mengendalikan suatu perangkat elektronik dengan berbagai sensor dan kondisi seperti cahaya, getaran, panas, dingin, lembab dan lain-lain. SMS Gateway Radio militer frekuensi hopping (radio komunikasi anti sadap dengan lompatan frekuensi 100 kali dalam 1 detik), Sistem monitoring cuaca dengan balon udara, Automatic vehicle locator (menggunakan GPS) dll

PENGENALAN MCS-51

Pendahuluan Intel 8051 : Arsitektur Harvard Dikembangkan oleh Intel tahun 1980 untuk sistem embedded. Sangat populer hingga tahun 1990-an Nama resminya adalah MCS-51 (by Intel)

Diproduksi oleh lebih dari 20 manufaktur independen dengan penambahan fungsionalitas dan peningkatan kecepatan, diantaranya: Atmel Infineon Technologies (formerly Siemens AG) Maxim Integrated Products (via Dallas Semiconductor subsidiary), NXP (formerly Philips Semiconductor), ST Microelectronics, Silicon Laboratories Texas Instruments and Cypress Semiconductor. dll

Awalnya difabrikasi dengan teknologi NMOS tapi kemudian menggunakan teknologi CMOS Lebih hemat energi Mendapat tambahan huruf C (e.g 80C51)

Related MCU Intel 8048 digunakan pada keyboard IBM PC pertama, Mengkonvesi keypresses menjadi data serial Intel 8048 dan derivatifnya masih digunakan untuk beberapa model keyboard

Intel 8031 versi hemat dari Intel 8051 (tidak memiliki int

Recommended

View more >