tkc kuliah#2 dasarmikroprosesor v20150917

Dasar-DasarMikroprosesor: Bus,

Memori, Peta,Dekoder

@2015,Eko DidikWidianto

Dasar-DasarMikroprosesor

LisensiDasar-Dasar Mikroprosesor: Bus,Memori, Peta, Dekoder

Kuliah#2 TKC211 - Teknik Mikroprosesor

Eko Didik Widianto

Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

http://didik.blog.undip.ac.id/buku/sistem-digital/ @2015,Eko Didik Widianto 1





Lisensi

Tentang Kuliah

I Sebelumnya: pendahuluan teknik mikroprosesorI Rangkaian terintegrasi digitalI Antarmuka dan peripheralI Sistem mikroprosesor

I Dasar-dasar MikroprosesorI Mikrokontroler MCS-51I Bus: data dan alamat (address)I Pembacaan dan penulisan memoriI Peta memori dan dekoder alamatI Peta memori 16 bitI IC Dekoder 74138

I LinkI Website: <tbd>I Email: [email protected]


mailto:[email protected]





Lisensi

Bahasan

Dasar-Dasar MikroprosesorMikrokontroler MCS-51Sinyal PortBus Data dan AlamatPembacaan dan Penulisan MemoriRuang, Peta Memori dan Dekoder AlamatPeta Memori Bus Alamat 16 BitBus Address dan Data TermultipleksIC Dekoder 74138

Lisensi





Dasar-DasarMikroprosesorMikrokontroler MCS-51

Sinyal Port

Bus Data dan Alamat

Pembacaan dan PenulisanMemori

Ruang, Peta Memori danDekoder Alamat

Peta Memori Bus Alamat 16Bit

Bus Address dan DataTermultipleks

IC Dekoder 74138

Lisensi

Jenis MikroprosesorBerdasarkan kebutuhan aplikasinya

I Mikoprosesor RISC (Reduced Instruction Set of Computing) dan CISC(Complex Instruction Set of Computing)

I Digunakan untuk pengolahan informasi dengan software yang rumitdan digunakan untuk kebanyakan PC saat ini

I Pengolah Sinyal Digital – DSP (Digital Signal Processor)I Memiliki software dan hardware yang ditujukan untuk

mempermudah memproses sinyal-sinyal digital. Digunakan padaperangkat audio – video modern

I MikrokontrolerI Dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Contoh aplikasi

pada kendali motor, berperan seperti PLC (Programmable LogicController), alat untuk mengukur suatu besaran, seperti suhu,tekanan, kelembaban dan lain-lain

Dalam perkembangannya, batas tersebut kabur.I Mikroprosesor digunakan dalam DCS (distributed control system) di industri besarI Mikrokontroler telah dilengkapi dengan DSPI Embedded prosesor untuk aplikasi khusus






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Implementasi Rangkaian Digital

Implementasi rangkaian digital: komponen diskrit (IC TTL 74xx) ataumikroprosesor

I Kelebihan menggunakan mikroprosesorI Reprogrammable, dapat diprogram ulang untuk mendapatkan

fungsi yang berbedaI Rangkaian lebih terintegrasi, lebih kompak, sederhana dan tidak

rumit, memudahkan membuat PCBI Fleksibel dalam pengembangannya

I Kekurangan menggunakan mikroprosesorI Beragam jenis mikroprosesor dengan bahasa yang berbeda, yang

kadang tidak saling kompatibel, sehingga menyulitkan pemakaidalam pengembangannya

I Kerusakan software berakibat sistem macet dan tidak dapatdiperbaiki jika tidak diketahui kode-kodenya

I Ketergantungan pada pembuat softwareI Lebih sensitif terhadap ganguan derau dari luarI Kecepatan proses relatif rendah (berbasis software)I Cepat usang (obsolete)






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Perangkat Pengembangan Mikroprosesor

I Compiler atau penterjemah (Software)I Bekerja bersama dengan assembler dan linkerI Menterjemahkan bahasa program tingkat tinggi (C, BASIC) menjadi

kode mesin yang bisa dieksekusi oleh mikroprosesorI Simulator (Software)

I Program komputer yang mensimulasikan kerja dari mikrokontrolerdi layar PC sesuai dengan kode program yang dijalankan

I Dapat menghemat waktu pengembangan programI Emulator (Software dan Hardware)

I Alat yang berhubungan dengan PC yang dapat mengemulasikankerja mikrokontroler

I Emulator berperan seolah seperti mikrokontroler secarastand-alone, tanpa bantuan PC

I Dapat menghemat waktu reprogramming






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Perangkat Pengembangan Mikroprosesor (2)

I In Circuit Emulator (ICE)I Pengembangan dari emulator yang dijalankan di PCI Selama program dijalankan, isi register-register dalam

mikrokontroler ditampilkan dilayar, program juga dapat diperlambat,sehingga mempermudah penyelusuran kesalahan (bug)

I ProgrammerI Alat yang digunakan untuk mengisi program ke dalam suatu

mikrokontroler dari PC melalui serial port, paralel port, USB ataucard khusus antarmuka

I Kode-kode mesin dimasukkan dalam memory ROM, EPROM yangberada diluar MCU atau Flash memory yang jadi satu kemasandengan MCU






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Simulator 8051MCU8051: MCS-51 Simulator IDE

I http://mcu8051ide.sourceforge.net/intro






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Karakteristik Mikrokontroler

I Memiliki memory internal relatif sedikitI Memiliki unit I/O langsungI Pemroses bit, selain byteI Memiliki perintah / program yang langsung berhubungan dengan I/OI Program relatif sederhanaI Beberapa varian memiliki memori yang tidak hilang bila catu padam

didalamnya untuk menyimpan program






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Pengembangan Mikrokontroler

I Intel 8048 adalah single chip microcomputer yang pertama, dilemparkepasaran ditahun 1976 dan ini yang merupakan cikal bakal darimikrokontroler

I Keluarga dari 8048 adalah 8021, 8022, 8048, 8049 yang hingga saat inimasih digunakan pada alat-alat kedokteran modern dan digunakan padakeyboard IBM PC untuk scanning tombol-tombolnya.

I Versi 8748 memiliki EPROM 1 Kbyte untuk menyimpan programnya.Keluarga mikrokontroler pertama ini dikenal dengan nama MCS-48

I Generasi kedua mikrokontroler 8 bit adalah keluarga mikrokontroler 8051di tahun 1980, dengan nama MCS-51

I diklaim sebagai standart mikrokontroler untuk industri yangmenguasai lebih dari 60% pasar mikrokontroler dan menjadi intibagi terciptanya mikrokontroler produk lainnya

I Generasi ketiga adalah mikrokontroler 16 bit, seri MCS-96 yang dapatmelakukan operasi 16 bit serta penambahan kemampuan dan kecepatanproses yang ditingkatkan






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Mikrokontroler MCS51 (AT89S51)

I Mikrokontroler 8-bit dari Atmel (kompatible dengankeluarga MCS-51)

I Tegangan supply 4 - 5.5VI Operasi 0 - 33 MHz

I Memori flash In-System Programmable (ISP) 4KBI RAM internal 128 x 8-bitI Programmable I/O 32 jalurI 2 Buah Timer/Counter 16-bitI 6 Buah Sumber InterruptI UART full duplex

Sumber:I http://www.atmel.com/Images/doc4316.pdfI http://web.mit.edu/6.115/www/document/8051.pdf


Karakteristik DC





Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Diagram Block AT89S






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Pin Antarmuka

I Pin antarmuka yang tersediadi AT89S51:

1. Power: VCC (4-5.5V), GND2. Data I/O: Port 0, 1, 2 dan 33. Pasif: clock (XTAL1, XTAL2)4. Kontrol: RST (I),

ALE/nPROG(I/O), nPSEN(O) dan nEA/VPP (I)






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Contoh Rangkaian

http://toko-elektronika.com/img/foto/lcMSnew.jpg






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bus Data dan Alamat

I Bus data: bidirectionalI Bus alamat: satu arah






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Level Logika / TTL

I ‘0’ atau LOI state stabil data nol, LOW state (untuk level TTL=0 Volt)

I ‘1’ atau HII state stabil data satu – HIGH state (untuk level TTL=5 Volt)

I Hi-zI saluran terputus, atau impedansi tinggi (High impedance)

I Tidak stabilI kadang nol, satu, hi-z, tidak tahu kapan terjadinya.I Sinyal sampah / Unstable / Intermediate state






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

State dalam MPU

1. State LO kemudian Hi-Z dan HI. Referensi tidaktegak lurus, menandakan ada waktu tunda

2. Kondisi tidak stabil / Intermediate State

3. Perubahan state HI ke LO

4. State stabil ke Hi-Z

5. Kondisi stabil

6. Kondisi stabil di antara A dan B

7. Hi-Z ke tidak stabil

8. Sinyal pulsa, dapat LO-HI-LO atau HI-LO-HI






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Penggunaan Bus Bersama

I Bus data disambung paraleldengan memori

I Aktivasi chip oleh CS (ChipSelect) atau CE (Chip Enable)

I Active-low (LO), aktif jika sinyalbernilai LOW






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Konfigurasi MPU dengan 2 Memori






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Diagram Waktu Akses Memori

I Proses pembacaan: Address bus valid -> sinyal READ aktif (LO) -> MPU membacadata bus dari memori

I Prosesor meletakkan alamat ke bus alamat dan mengaktifkan sinyal read(active-low)

I Memori meletakkan data sesuai alamat ke bus dataI Memori diaktifkan dengan CS

I Proses penulisan: Address bus valid -> sinyal WRITE aktif (LO) -> MPU menulisdata bus ke memori

I Prosesor meletakkan alamat ke bus alamat dan meletakkan data ke bus datadan mengaktifkan sinyal write (active-low)

I Memori menyimpan data ke alamat yang ditunjukI Memori diaktifkan dengan CS






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Parameter PewaktuanSiklus Pembacaan Memori (Memori ke CPU)

I TAA (address access time): Valid Address to valid data delayI TOE (output enable access time): Output Enable (OE) to valid

data delayI TCE (chip enable access time): Chip Enable (CE) to valid data

delay






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Parameter PewaktuanSiklus Penulisan Memori (CPU ke Memori)

I TWP : Write pulse widthI TAS : Address setup timeI TAH : Address hold timeI TDS : Data setup timeI TDH : Data hold time






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bus MPU LainnyaBus Serial

Transmisi serialI I2C (Inter-Integrated Circuit - Philips)I SPI (Serial Peripheral Interface - Motorola)I 2-Wire (National)I 1-Wire (Maxim/Dallas)






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Konfigurasi MPU dengan 16 Memori 1x8

I Full address decoding, semua ruang alamat dipenuhioleh IC memori






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Konfigurasi MPU dengan 2 Memori 4x8

I Parsial address decoding, tidak semua ruang alamatdigunakan/dipenuhi oleh IC memori






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Rangkaian Dekoder 2-ke-4 dengan GerbangDasar

I 10 jalur alamat (1K/1024 alamat tersedia)I Diinginkan implementasi penyimpan data 512B (512 x 8bit), tidak semua

ruang alamat terpenuhiI Menggunakan 4 buah chip memori 128B (128 x 8bit): MEM#0, MEM#1,

MEM#2 dan MEM#3I Semua memori diletakkan di atas dari peta memori






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Konfigurasi#1 Dekoder Gerbang OR

I IC memori dan/atau I/O diletakkan di ruang memori, dan punya alamat yang unikI Tidak semua peta memori terisi chip –> partial address decoding

I MPU jangan mengakses ke lokasi kosong tersebutI Bertujuan mempercepat dekoding atau menyederhanakan rangkaianI Tiap lokasi memori fisik dapat diindetifikasi oleh beberapa alamat yang

mungkin






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Konfigurasi#2 Dekoder Gerbang OR






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Konfigurasi#3 Tanpa Gerbang OR






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Ruang Memori 16 bit

I Jalur alamat 16 bit, jalurdata 8 bit (atau lebih)

I Ruang memori berisi 64K(216 = 65536 alamat),dari 0x0000 sampai0xFFFF

I 1 paragraf: ruangsebesar 256 Byte,misalnya 0x0000 -0x00FF

I 1 halaman: ruangsebesar 1024 (1K),misalnya 0x0000 -0x03FF

I 1 segment/section: ruangsebesar 64K, misalnya0x0000 - 0xFFFF






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Dekoding Alamat 16 Bit Menjadi 8 Bagian

I Ruang memori dibagi 8 bagian, masing-masing 8Khttp://didik.blog.undip.ac.id/buku/sistem-digital/ @2015,Eko Didik Widianto 38





Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Siklus Bus Termultipleks






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Demultiplekser Address/Data denganSebuah Latch

I Mikrokontroler AT89C atau AT89S menggunakan jalur I/Obersama untuk bus data dan alamat

I Perlu untuk memisahkan data dan alamat ke memori ->menggunakan ALE (Address Latch Enable) dan sebuahtransparent latch.

I Latch: 74xx373 (active high latch) untuk memori dataI Memisahkan D7-D0 dari A7-A0 di port P0I Memori program tidak memerlukan address latch karena

jalur data (P0) dan alamat terpisah (P1).






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Bahasan


Lisensi






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

IC Dekoder Biner 3-ke-8Konfigurasi IC dan Tabel Karakteristiknya






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Implementasi IC DekoderPengalamatan Memori Program

I Jalur alamat 16 bit untuk ruang alamat unik 64KI Tiap IC EPROM mempunyai ruang alamat 8K






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Implementasi IC DekoderMemory-mapped I/O






Sinyal Port

Bus Data dan Alamat





IC Dekoder 74138

Lisensi

Konfigurasi Umum Sistem MikroprosesorI MPUI Dekoder:

I ROM: programI RAM: dataI I/O


Latihan

I Evaluasi rangkaian SBC8051I Sumber: http://chaokhun.kmitl.ac.th/~kswichit/

8051sbc/8051sbc.pdf

http://chaokhun.kmitl.ac.th/~kswichit/8051sbc/8051sbc.pdf

http://chaokhun.kmitl.ac.th/~kswichit/8051sbc/8051sbc.pdf





Lisensi

Lisensi

Creative Common Attribution-ShareAlike 3.0 Unported (CCBY-SA 3.0)

I Anda bebas:I untuk Membagikan — untuk menyalin, mendistribusikan, dan

menyebarkan karya, danI untuk Remix — untuk mengadaptasikan karya

I Di bawah persyaratan berikut:I Atribusi — Anda harus memberikan atribusi karya sesuai dengan

cara-cara yang diminta oleh pembuat karya tersebut atau pihakyang mengeluarkan lisensi. Atribusi yang dimaksud adalahmencantumkan alamat URL di bawah sebagai sumber.

I Pembagian Serupa — Jika Anda mengubah, menambah, ataumembuat karya lain menggunakan karya ini, Anda hanya bolehmenyebarkan karya tersebut hanya dengan lisensi yang sama,serupa, atau kompatibel.

I Lihat: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License

I Alamat URL: http://didik.blog.undip.ac.id/buku/sistem-digital/


http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

http://didik.blog.undip.ac.id/buku/sistem-digital/

tkc kuliah#2 dasarmikroprosesor v20150917

Documents