Interfacing. Materi 2: AVR Architecture. Disusun Oleh: I Nyoman Kusuma Wardana

Interfacing

Materi 2: AVR Architecture Disusun Oleh:

I Nyoman Kusuma Wardana

Outline • • • • • •

Keluarga Mikrokontroler AVR Arsitektur internal AVR RISC Von Neumann dan Harvard Architecture Atmega16 Workshop

Kusuma Wardana - Interfacing 2013

2

Keluarga Mikrokontroler AVR Mikrokontroler AVR dpt dibagi mjd 4 grup: 1. tinyAVR • Contoh: ATtiny13, ATtiny25

2. AVR (classic AVR) • Contoh: AT90S2313, AT90S4433 Kusuma Wardana - Interfacing 2013

3

Keluarga Mikrokontroler AVR 3. megaAVR • Contoh: ATmega8, ATmega32, ATmega128

4. Special Purpose AVR • Contoh: AT90PWM216, AT90USB1287 Kusuma Wardana - Interfacing 2013

4

Keluarga Mikrokontroler AVR • Perbedaan antar ketiga grup tersebut adlh ketersediaan fitur yg dimiliki • tinyAVR umumnya memiliki jumlah pin dan pengurangan fitur ketimbang megaAVR • Semua jenis AVR memiliki set instruksi dan organisasi memori yg sama • Jadi, migrasi dari satu jenis ke jenis yg lain akan mudah Kusuma Wardana - Interfacing 2013

5

Memilih Jenis µC yang “Tepat” • Secara umum, pemilihan tinyAVR, AVR klasik tidak merefleksikan performance (kinerja)  namun, lebih pd kompleksitas fitur • Banyak fitur = megaAVR • Fitur yg dikurangi = tinyAVR • Antara keduanya = AVR klasik


6

Memilih Jenis µC yang “Tepat” • Kode pg mikronkontroler ATMEL


7

Memilih Jenis µC yang “Tepat” Mikrokontroler yang sering digunakan: • 8-bit microcontrollers – AVR – PIC – HCS12 – 8051

• 32-bit microcontrollers – ARM – PIC32 Kusuma Wardana - Interfacing 2013

8

Arsitektur Internal AVR


9

• megaAVR

• tinyAVR


10

Arsitektur Internal AVR • AVR Klasik


11

Reduced Instruction Set Computer (RISC) • Mikrokontroler (µC)  adlh keseluruhan sistem komputer yang dimasukkan ke dalam satu chip

Kusuma Wardana - Bahasa Rakitan 2013

12

Reduced Instruction Set Computer • Operasi pd µC dikontrol oleh program yg dibuat oleh user dgn memperhatikan arsitektur hardware yg dimiliki oleh µC tsb. • Arsitektur suatu µC bisa berupa: accumulatorbased, register-based, stack-based, atau beraksitektur pipeline • Ambil contoh: ATmega16 dlm pembahasan kita • Atmel ATmega16 adalah  register-based architecture Kusuma Wardana - Bahasa Rakitan 2013

13

RISC • Keterkaitan erat dgn register-based architecture (arsitektur berbasis register) adlh  konsep RISC • Prosesor menggunakan RISC  dilengkapi dgn dasar2 operasi yg sangat sederhana dan efisien • Operasi yg lebih kompleks  dibangun oleh operasi2 dasar ini


14

RISC • Atmel ATmega16  dilengkapi dgn 131 tipe instruksi RISC (assembly) • Kebanyakan perintah ini dieksekusi dlm 1 clock • Atmel ATmega16  jg dilengkapi hardware tambahan utk melakukan operasi perkalian (multiplication) dlm 2 clock! • Arsitektur mikrokontroler lain melakukan operasi perkalian dgn jumlah clock berkali-kali lipat Kusuma Wardana - Bahasa Rakitan 2013

15

RISC Elemen kunci dr RISC adalah: • Memiliki banyak general-purpose register dan/atau menggunakan teknologi compiler utk mengoptimasi penggunaan register • Set instruksi yg terbatas dan sederhana • Bertujuan utk mengoptimalkan instruksi pipeline


16

RISC • Atmel ATmega16 dilengkapi dgn  32 general purpose 8-bit register yg terkoneksi “erat” dgn arithmetic logic unit (ALU) pd CPU • Prosesor menggunakan arsitektur Harvard • Dua konsep dasar arsitektur: • Von Neumann (Princeton) • Harvard


17

RISC Von Neumann: • Komputer memiliki memori yg sama utk menyimpan dan mengontrol program, bgitu jg variabel dan struktur data yg lain • Program dieksekusi secara sekuensial (dikontrol oleh Program Counter) Harvard: • Menggunakan memori terpisah utk menyimpan program dan variabel RAM • Instruksi dieksekusi lebih cepat drpd Von Neumann karena memungkinkan “parallelism” Kusuma Wardana - Bahasa Rakitan 2013

18

Von Neumann & Harvard


19

Atmel ATmega16 • Overview


20

Atmel ATmega16 NONVOLATILE & MEMORI DATA • Atmega 16 dilengkapi dgn 3 memori utama: 1. Flash Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM) 2. Static Random Access Memory (SRAM) 3. Byte-addressable EEPROM utk penyimpanan data


21

Atmel ATmega16 1. In-System Programmable Flash EEPROM • Digunakan utk menyimpan program • Bersifat nonvolatile  isi memori tidak hilang ketika daya hilang • Atmega 16 dilengkapi dgn 16K byte onboard flash memory dlm struktur 8K location dgn masing2 16 bit


22

Atmel ATmega16 • 16 KB  Organisasi: 8K x 16 • Flash EEPROM adalah in-system Programmable  maksudnya, uC dpt diprogram ketika msh berada dlm suatu rangkaian • PC mendownload program ke uC


23

Atmel ATmega16 2. Byte-Addressable EEPROM • Digunakan utk menyimpan dan memanggil variabel scr permanen slama program dieksekusi • Bersifat nonvolatile • Berguna utk logging system malfunction dan fault data selama program dieksekusi • Juga berguna utk mempertahankan data jg terjd kegagalan power supply • Contoh: electronic lock combination, automatic garage door electronic unlock sequences • ATmega16 dilengkapi dgn 512 Byte EEPROM Kusuma Wardana - Interfacing 2013

24

Atmel ATmega16 3. Static Random Access memory (SRAM) • Bersifat volatile  isinya hilang ketika daya dimatikan • ATmega16 dilengkapi dgn 1KB SRAM • Digunakan utk menyimpan variabel program dll


25

Atmel ATmega16 PORT SYSTEM • ATmega16 dilengkapi dgn 8-bit general-purpose, digital I/O port • Terdiri dr PORTA, PORTB, PORTC dan PORTD • Port memiliki fungsi alternatif


26

Atmel ATmega16 • Trdpt 3 register yg dipakai utk port: 1. Data Direction Register (DDRx)  menunjukkan arah port sbg input (0) atau output (1) 2. Data Register (PORTx)  menulis data output ke port 3. Input Pin Address (PINx)  membaca data input dr port Kusuma Wardana - Interfacing 2013

27

Amati Register Port I/O sbb: • Lebar = 8 bit • Pertama tentukan sgb input/output • Jika input  bisa high impedande atau sbg input pin • Jika output  logika 1 atau o


28

Atmel ATmega16 • Dari datasheet


29

Atmel ATmega16 • Contoh program untuk melakukan inisiasi menggunakan bahasa C, sbb: #include <mega16.h> void main (void) { DDRC = 0xFF; PORTC = 0b10101011; while(1); } Kusuma Wardana - Interfacing 2013

30

• Rangkai pada Proteus


31

• Selanjutnya  Run Simulator…. Amati LED yg aktif


32

Contoh: tulislah program berikut dan amati hasilnya #include <mega16.h> #include <delay.h> unsigned char data;

// menyimpan variabel data led

void main (void) { DDRC = 0xFF; PORTC = 0b00000001; while(1) { data = PORTC; data>>=1; // geser kanan if (data==0x00) data=0x80; PORTC=data; delay_ms(20); // delay sebentar } }

33

Latihan : Geserlah nyala LED ke kiri #include <mega16.h> #include <delay.h> unsigned char data;

// menyimpan variabel data led

void main (void) { DDRC = 0xFF; PORTC = 0b100000000; while(1) { data = PORTC; data<<=1; // geser kiri if (data==0x00) data=0x01; PORTC=data; delay_ms(20); // delay sebentar } }

34

Tugas Kelompok • Buatlah program dalam bahasa C utk mensimulasikan dancing LED dgn skenario sbb:

• LED akan bergerak ke kiri dan ke kanan Kusuma Wardana - Bahasa Rakitan 2013

35

Tugas Kelompok • Kalau dibuat per tahapan akan terlihat sbb:


36

Daftar Pustaka • Mazidi, Naimi and Naimi, 2011, The AVR Microcontroller and Embedded System: Using Assembly and C, Prentice Hall • AVR ATmega16 Manual, Atmel Corporation


37

Interfacing. Materi 2: AVR Architecture. Disusun Oleh: I Nyoman Kusuma Wardana

Recommend Documents