PART 2
MIKROPROSESOR 8031
2.1 Mikroprosesor dan Mlkrokontroler
Di PART 1 sebelumnya sudah disinggung tentang mikroprosesor dan mikrokontroler.
Penanda yang dapat digunakan untuk membedakan antara mikroprosesor dan mikrokontroler adalah terletak pada fitur yang diusungnya. Sebagai contoh, sebuah mikroprosesor murni biasanya hanya memiliki ALU, CU dan Register, sedangkan pada mikrokontroler ditambah lagi dengan memori program internal, memori RAM internal, timer/counter atau yang lainnya tergantung dari kelasnya. Sebuah mikroprosesor murni tidak dapat menggantikan peran mikrokontroler, dan sebaliknya sebuah mikrokontroler belum tentu dapat difungsikan untuk menggantikan mikroprosesor.
Sebuah mikroprosesor mendapatkan kode perintah secara eksternal yakni melalui program yang disimpan di memori program diluar mikroprosesor, sedangkan mikrokontroler mendapatkan perintahnya bisa secara eksternal atau internal. Hal tersebut memungkinkan karena mikrokontroler memiliki fasilitas memori program internal sehingga tidak perlu lagi menyediakan memori program eksternal, namun demikian ada juga mikrokontroler yang tidak difasilitasi dengan memori program internal sehingga untuk dapat beroperasi maka harus ditambahkan memori program eksternal. Mikrokontroler 8031 adalah salah satu contoh mikrokontroler yang tidak difasilitasi dengan memori program internal ( tetapi memiliki memori RAM internal dan timerlcounteri sehingga mikrokontroler 8031 dapat dikatakan mikrokontroler yang dapat berperilaku sebagai mikroprosesor murni.
2.2 Mikroprosesor N Bit
Melihat sekilas tentang sejarah perkembangan mikroprosesor, awal mula mikroprosesor ditemukan hanya memiliki kemampuan 4 bit atau dikatakan mikroprosesor 4 bit. Penamaan tersebut didasarkan atas lebar data bus pada mikroprosesor yang hanya 4 bit. Kemudian dikembangkan terus hingga muncul mikroprosesor 8 bit, 16 bit, 32 bit dan seterusnya.
Kinerja mikroprosesor biasanya dapat ditengarai dari lebar bit datanya, seperti pada contoh di atas, mikroprosesor 4 bit berarti hanya mampu mengenali kode biner sebanyak 24 = 16 kode saja. Sedangkan mikroprosesor 8 bit berarti dapat mengenali 28 = 256 kode. Setiap kombinasi biner pada jalur data dapat diasumsikan sebagai satu perintah, hal ini berarti mikroprosesor 4 bit hanya mampu mengenali 16 jenis perintah, sangat jauh berbeda dengan mikroprosesor 8 bit yang mampu mengenali 256 jenis perintah. Semakin banyak jenis perintah yang mampu dikenali, maka semakin canggih mikroprosesor tersebut dan semakin baik kinerjanya. Namun demikian bukan berarti bahwa dalam merancang sebuah sistem harus selalu menggunakan mikroprosesor yang paling canggih, melainkan tentunya harus disesuaikan dengan kebutuhan sistemnya. Ibaratnya begini, untuk membunuh seekor nyamuk maka cukup dengan raket listrik, tidak perlu menggunakan laser yang hi-tech.
2.3 Mikrokontroler MCS
Banyak pabrikan yang memproduksi mikrokontroler, diantaranya Motorola, Intel, Zilog, Microchip dan lain sebagainya. Masing =masing memiliki keunggulan dan kekurangan. Dengan adanya banyak pilihan tersebut maka kita bisa memilih yang 1nana saja untuk dapat dipelajari dan dipergunakan. Namun bagi seseorang yang masih awam dengan mikroprosesor atau mikrokontroler, maka sebaiknya memilih mikroprosesor yang arsitekturnya sederhana atau menggunakan arsitektur Von Neumann atau Harvard. Alasannya adalah agar supaya
lebih mudah dalam memahami tentang sistem mikroprosesor.
Salah satu pabrikan yang memproduksi mikroprosesor/mikrokontroler dengan arsitektur Von Neumann adalah pabrikan Intel dengan salah satu produknya yaitu mikrokontroler MCS- 51. Ada beberapa varian MCS yaitu MCS-48 dan MCS-51. Varian MCS-48 adalah generasi awal dimana sekarang mungkin sudah sulit untuk mendapatkan hardware-tiye, sedangkan MCS-51 relatif masih lebih mudah untuk ditemukan hardware-tive sehingga bagi mereka yang ingin membangun sistem menggunakan MCS-51 tidak kesulitan untuk membeli perangkatnya.
2.4 Mikroprosesor MCS-51
Tabel l menunjukkan varian mikrokontroler dari keluarga MCS-51. Dari tabel tersebut tertulis bahwa mikrokontroler 8031 merupakan mikrokontroler yang identik dengan 8051, namun tanpa fasilitas EPROM internal, artinya bahwa sebagian besar fitur yang dimiliki 8031 hampir sama dengan 8051 kecuali bahwa 8031 tidak punya EPROM internal.
Penting untuk diperhatikan bahwa jenis memori pada mikrokontroler MCS-51 pada tabel 2.1 di atas adalah bertipe EPROM atau ROM(Read Only Memori). Hal ini berarti bahwa penggunaan varian yang ber-EPROM adalah untuk jangka waktu lama atau dimana program tidak akan dirubah-rubah dalam jangka waktu sangat lama. Harus diingat bahwa memori jenis ROM ditujukan untuk menyimpan data/program secara pennanen, walaupun data bisa dihapus, tetapi hal itu sangat dihindari untuk dilakukan.
Mengingat bahwa mikrokontroler 8031 tidak memiliki memori program di dalamnya, lantas bagaimanakah supaya 8031 dapat mengerjakan perintah-perintah atau program ?
Tentu saja harus ditambahkan memori program secara eksternal yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan kode program bagi mikrokontroler 8031.
Kalau begitu apakah benar mikrokontroler 8031 sama saja dengan mikroprosesor lainnya secara umum ? Lantas apakah keuntungannya?
Secara fungsi, memang mikrokontroler 8031 bekerja mirip dengan mikroprosesor lainnya, tetapi harus diingat bahwa 8031 memiliki fasilitas yang tidak dimiliki oleh mikroprosesor secara umum,
diantaranya yaitu adanya timer/counter, terminal untuk komunikasi serial standar RS-232, memori RAM internal, fasilitas interupsi dari timer/counter dimana fitur-fitur tersebut pengkabelannya tidak sederhana dan cukup rumit. Belajar mikroprosesor menggunakan mikrokontroler 8031 tetap lebih menguntungkan bila dibandingkan dengan belajar mikroprosesor murni, keuntungan lainnya yaitu sekaligus sebagai jembatan untuk beralih ke level yang lebih tinggi untuk aplikasi real dari mikroprosesor.
2.5 Mikrokontroler 8031
2.5.1 Fitur Mikrokontroler 8031
Fitur unggulan dari mikrokontroler 8031 diantaranya adalah: Berbasis mikroprosesor/Cf'U 8 bit
Tersedia fasilitas osilator internal Difasilitasi memori RAM internal 128 byte Tersedia 4 Port dimana masing-masing Port berkapasitas 8 bit Tersedia timer/counter, masing-masing timer berkapasitas 16 bit 5 buah interupsi yang terdiri dari 2 interupsi eksternal dan 3 interupsi internal Tersedia Port untuk Komunikasi Serial standar RS-232 Mampu bekerja pada frekuensi clock sampai 12 Mhz
2.5.2 Fungsi Pin Mikrokontroler 8031
Gambar 2.1 menunjukkan layout pin mikrokontroler 8031untuk kemasan Dual /11/i11e Package(DIP). Secara umum, kelompok pin pada sebuah mikroprosesor/rnikrokontroler dapat dikelompokkan menjadi 4 yaitu :
1. Pin Catu Daya/power
2. Pin Alamat/address
3. Pin Data/data
4. Pin Kontrol/control
Pin Catu Daya ditandai oleh VCC dan GND. VCC = 5 Volt DC dan
GND adalah singkatan dari Ground.
Pin Alamat ditandai dengan notasi An, misalnya AO, Al sampai A15. Khusus untuk AO sampai A7(8 Bit - Low Order) akan digunakan sebagai jalur data(data) dan ala1nat(address) secara bergantian atau multiplexing. Sistem seperti inilah yang merupakan ciri-ciri arsitektur Von Neumann. Pada gambar 2.1 ditunjukkan bahwa pada pin 39 sampai 32 dinotasikan dengan ADO, ADl sampai AD7, itu berarti bahwa kadang pin-pin tersebut berfungsi sebagai address (A) dan kadang juga sebagai data (D).
Pada pin nomor 21 sampai 28, hanya dinotasikan dengan A8 sampai A15, itu berarti bahwa fungsi pin-pin tersebut murni sebagai pin alatnatladdress saja.
Pin Kontrol pada mikrokontroler 8031 bermacam-macam fungsinya, biasanya pin kontrol pada mikroprosesor dibedakan menjadi :
1. Pin kontrol untuk baca/read dan tulis/wnze. Read dinotasikan
dengan RD dan Write dinotasikan dengan WR.
2. Pin kontrol untuk enable memori atau peripheral. Pada beberapa mikroprosesor dinotasikan dengan MEM untuk memori dan IO untuk peripheral. Pada mikrokontroler 8031 (gambar 2.1) pin MEM dan IO digantikan dengan PSEN.
3. Pin kontrol untuk interupsi ekstemal, komunikasi serial dan lain-lain.
Secara blok diagram, fungsi pin-pin pada mikroprosesor dapat digambarkan seperti pada gambar 2.2.
- Address bus selalu berfungsi sebagai output bagi mikroprosesor, jalur address bus inilah yang digunakan oleh mikroprosesor untuk "menunjuk alamat" yang datanya diminta oleh tnikroprosesor. Anda dapat tnenganalogikan address bus sebagai "jari telunjuk" bagi mikroprosesor yang berfungsi untuk menunjuk alamat, tentu analogi ini tidak 100 % benar, namun setidaknya dapat memudahkan memahami apa itu address bus.
- Data bus dapat berfungsi sebagai input atau output. Pada saat mikroprosesor sedang meminta data dari memori ROM, maka jalur data bus ini akan berfungsi sebagai input, dan sebaliknya pada saat mikroprosesor ingin menyimpan data ke memori RAM maka jalur data bus berfungsi sebagai output.
- Control bus terbagi menjadi 2 macam, ada yang sebagai output, dan ada yang sebagai input. Pada saat tnikroprosesor ingin melaksanakan perintah, maka mikroprosesor akan men-setting address bus-nya ke alamat tertentu, setelah itu mikroprosesor akan mengirimkan sinyal "read" kepada memori sebagai kode bahwa mikroprosesor siap untuk menerima data. Pin read adalah termasuk salah satu pin dari control bus, pin read memiliki fungsi output, begitu juga dengan pin write jika misalnya mikroprosesor ingin menyimpan data ke memori.
Ilustrasi gambar 2.2 menggambarkan fungsi blok input dan output secara umum. Setiap jenis tnikroprosesor tentunya memiliki jumlah pin dan penamaan pin yang berbeda, tetapi fungsi dasarnya pasti sama. Gambar 2.2 meminjam arsitektur mikroprosesor Zilog Z-80 untuk menggambarkan pin control bus pada jalur MEMREQ dan IOREQ. MEMREQ adalah pin control yang akan aktif pada saat mikroprosesor akan mengakses memori ROM dan RAM, sedangkan IOREQ akan aktif pada saat mikroprosesor akan mengakses peripheral. MEMREQ dan IOREQ tidak mungkin aktif bersamaan, sama halnya seperti pin control RD dan WR.
2.6 Pengkabelan Mikrokontroler 8031
Seperti telah disinggung sebelumnya, bahwa mikrokontroler 8031 tidak memiliki ROM/EPROM didalamnya, oleh karena itu digunakan memori ROM/EPROM eksternal untuk menyimpan kode programnya. Lantas bagaimanakah membuat pengkabelan dari mikrokontroler 8031 ke memori eksternal ? Untuk dapat membuat pengkabelan (baca: membangun minimum systems secara tepat dari mikrokontroler 8031 ke perangkat diluar chip mikrokontrol, tidak cukup hanya dengan mengetahui fungsi pin-pinnya saja, melainkan harus paham juga blok diagram perangkat(device), diagram pewaktuan, pemetaan memori dan peripheral. Ini berarti kita juga harus paham tentang memori itu sendiri mulai dari identifikasinya, fungsi pin memori, sinkronisasi sinyal kontrol untuk memori sampai kepada cara untuk mengintegrasikan memori tambahan pada sistem yang sudah ada. Pertanyaan di atas akan terjawab secara bertahap jika anda paham tentang topik yang dibahas pada bab-bab berikutnya. Bersabarlah hehehe
Ada Kata Penyemangat dari Brain Storming
Kalau begitu, belajar mikroprosesor tidak semudah membalik telapak tangan ya ?
Memang benar, belajar mikroprosesor tidaklah sesederhana seperti halnya belajar persamaan linier. Belajar mikroprosesor membutuhkan dasar yang kuat tentang logika digital dan rangkaian digital, tentang algoritma dan pemrograman, piranti elektronika dan rangkaian elektronika serta kemampuan matematika yang mumpuni. Namun demikian bukan berarti bahwa belajar mikroprosesor adalah sesuatu yang tidak mungkin dilakukan, semuanya tergantung niat, tekad dan usaha yang kuat untuk dapat memahami dan menguasai tentang mikroprosesor.
Next Time Saya Posting Part 3 THANKS !!
No comments:
Post a Comment