Pemrograman ATmega8535

(1)

PEMROGRAMAN ATmega8535 UNTUK PEMULA

Mikrokontroller merupakan contoh suatu sistem komputer sederhana yang masuk dalam kategori embedded komputer. Di dalam sebuah mikrokontroller terdapat komponen-komponen seperti: processor, memory, clock, peripheral I/O, dll. Mikrokontroller memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer. Mikrokontroller adalah piranti elektronik yang dikemas dalam bentuk sebuah IC (Integrated Circuit) tunggal, sebagai bagian utama dan beberapa peripheral lain yang harus ditambahkan, seperti kristal dan kapasitor.

Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock. Bandingkan dengan instruksi keluarga MCS-51 (arsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex Instruction Set Computing.

AVR dikelompokkan kedalam 4 kelas, yaitu ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan keluarga AT86RFxx. Dari kesemua kelas yang membedakan satu sama lain adalah ukuran onboard memori, on-board peripheral dan fungsinya. Dipilih Atmega8535 karena populasi yang banyak, sehingga ketersediaan komponen dan referensi penunjang lebih terjamin.

Tabel Perbandingan Spesifikasi dan Fitur keluarga AVR

Keterangan:

• Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil perencanaan, yang harus dijalankan oleh mikrokontroler

• RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running

• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running

• Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program • Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktu/pulsa

• UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous • PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa

• ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu

• SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous • ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal

Arsitektur ATmega8535

• Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D • ADC 10 bit sebanyak 8 Channel

• Tiga buah timer / counter • 32 register

(2)

• SRAM sebanyak 512 byte • Memori Flash sebesar 8 kb

• Sumber Interrupt internal dan eksternal • Port SPI (Serial Peripheral Interface) • EEPROM on board sebanyak 512 byte • Komparator analog

• Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)

Fitur ATmega8535

• Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. • Ukuran memory flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte. • ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel

• Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps • Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik

Konfigurasi pin ATmega8535

• VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya • GND merupakan pin Ground

• Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC

• Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI

• Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator

• Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial

• RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler • XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal

• AVCC merupakan pin masukan untuk suplai tegangan ADC • AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC

Pin-out ATmega8535

Peta Memory ATmega8535

(3)

peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel dibawah. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.

Peta Memori Data ATmega8535

Memori program yang terletak pada Flash Perom tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32bit. AVR ATmega8535 memiliki 4KByte x 16 Bit Flash Perom dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash.

Memori Program AVR ATmega8535

Selain itu AVR ATmega8535 juga memilki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.

Status Register

(4)

dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.

Status Register ATmega8535 Penjelasan

• Bit7 >>> I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk mengenable semua jenis interupsi.

• Bit6 >>> T (Bit Copy Storage), Instruksi BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR dengan menggunakan instruksi BLD.

• Bi5 >>> H (Half Cary Flag)

• Bit4 >>> S (Sign Bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag -N (negatif) dan flag V (komplemen dua overflow). • Bit3 >>> V (Two's Component Overflow Flag) Bit ini berfungsi untuk mendukung operasi matematis.

• Bit2 >>> N (Negative Flag) Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi matematis menghasilkan bilangan negatif. • Bit1 >>> Z (Zero Flag) Bit ini akan menjadi Set apabila hasil operasi matematis menghasilkan bilangan 0.

• Bit0 >>> C (Cary Flag) Bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi menghasilkan carry.

SISTEM MINIMUM ATmega8535

Sistem minimum (minsys) mikrokontroler adalah rangkaian elektronik minimum yang diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler. Rangkaian ini kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu.

Sistem Minimum Atmega8535

Untuk membuat rangkaian minimum ATmega8535 diperlukan beberapa komponen yaitu: • IC mikrokontroler ATmega8535

• 1 XTAL 4 MHz atau 8 MHz atau 11.0592 MHz (XTAL1)

• 3 kapasitor kertas yaitu dua 22 pF (C2 dan C3) serta 100 nF (C4)

• 1 kapasitor elektrolit 4.7 uF (C12) 2 resistor yaitu 100 ohm (R1) dan 10 Kohm (R3) • 1 tombol reset pushbutton (PB1)

Selain itu tentunya diperlukan power suply yang bisa memberikan tegangan 5V DC. Rangkaian sistem minimum ini sudah siap untuk menerima sinyal analog (fasilitas ADC) di port A.

PEMROGRAMAN ATmega8535

Prosedur umum untuk memprogram ATmega8535 secara berurutan adalah :

1. Menuliskan listing program menggunakan bahasa tingkat pemrograman tingkat tinggi (assembler, C, Basic, Pascal, dll)

(5)

CVAVR, BASCOM, AVR-Studio, dll)

3. Memasukkan file hasil proses compile atau make ke dalam IC ATmega8535 menggunakan software downloader atau chip programmer (Ponyprog, CVAVR, USB-Downloader, dll). Biasanya file ini berekstensi .hex atau .bin. 4. IC ATmega8535 telah terprogram dan siap digunakan

Dalam praktikum ini digunakan bahasa C sebagai bahasa pemrograman dan Codevision AVR (CVAVR) sebagai compiler. CVAVR dipilih karena tersedia dalam versi bajakan (hehehe…) dan memiliki fasilitas Code Wizard yang sangat membantu. Software chip programmer menggunakan CVAVR standard V 1.24, Ponyprog2000 atau Universal ISP Programmer V 1.04, tergantung mode download, menggunakan port paralel atau port USB.

Jika menggunakan PC dengan fasilitas port paralel, pemrograman dapat dilakukan langsung menggunakan CVAVR. Sebelumnya dibuat dulu kabel downloader, untuk menghubungkan port paralel PC dengan port SPI (Serial Peripheral Interface) pada mikrokontroler.

Skema Kabel Downloader Paralel

Jika pemrograman menggunakan laptop, yang hanya mengandalkan USB, maka harus dipakai peralatan downloader via port USB, seperti AVRdoper, USB-downloader, dll.

Langkah untuk menghasilkan file .hex dengan menggunakan CVAVR secara umum adalah : 1. Membuat Project baru, diberi nama.

2. Membuat file Source baru, dalam bahsa C, edit, simpan. 3. Hubungkan/koneksikan file Source dengan Project yang ada. 4. Lakukan proses make (shift+F9) untuk membuat file .hex. 5. Jika ada yang salah, dikoreksi sampai berhasil

FASILITAS DASAR INPUT-OUTPUT

Fasilitas input/output merupakan fungsi mikrokontroller untuk dapat menerima sinyal masukan (input) dan

memberikan sinyal keluaran (output). Sinyal input maupun sinyal output adalah berupa data digital 1 (high, mewakili tegangan 5 volt) dan 0 (low, mewakili tegangan 0 volt). Mikrokontroller ATMEGA8535 memiliki 4 buah PORT 8 bit bidirectional yang dapat difungsikan sebagai PORT input maupun PORT output yaitu PORTA, PORTB , PORTC, dan PORT D. Register digunakan untuk mengatur fungsi dari pin-pin pada tiap port. Register dapat dianalogikan sebagai kumpulan switch on/off yang digunakan untuk mengaktifkan fungsi apa yang akan dipakai dari port mikrokontroller. Pada setiap port pin terdapat 3 buah register 8 bit: DDRxn, PORTxn, dan PINxn.

(6)

Rangkaian Output LED dan Input Tombol

Percobaan pertama adalah menyalakan LED sesuai dengan pola tertentu. Sesuai skema, LED dikonfigurasikan dalam posisi SINK, artinya LED menyala jika port yang bersesuaian diberi logika 0 (tegangan 0 volt atau dianggap ground). Demikian halnya dengan saklar tombol. Jika ditekan, maka port yang bersesuaian akan terhubung ke ground.

Tugas : menyalakan LED yang terhubung ke port B, selang seling ON dan OFF dimulai dari port B yang paling besar (PORT B.7)

Penyelesaian :

1. Konfigurasikan PORT B sebagai keluaran 2. Kirimkan urutan bilangan 1 0 1 0 1 0 1 0

Pelaksanaan tanpa menggunakan CodeWizard AVR:

1. Hubungkan PC dengan minimum system 8535 melalui port ISP. Nyalakan catu daya.

2. Buka Codevision AVR, lakukan konfigurasi chip programmer. Pilih menu Setting>>Programmer, lalu pilih type Kanda System STK200+/300.

3. Pilih menu File>>New, pilih Project.

4. Jika ditawari untuk menggunakan CodeWizardAVR, pilih No saja dulu. 5. Beri nama project baru dengan nama “kenalan” (tanpa “)

6. Buat file source C. Pilih menu File>> New, pilih Source. 7. Ketikkan listing seperti ini.

#include

void main(void)

{

DDRB=0xFF;

PORTB=0xFF;

while(1)

{

PORTB=0xAA;

}

8. Simpan dulu file C nya. Beri nama “nocw” saja.

(7)

Clock menjadi 4 MHz. Lalu pilih tab After Make, centang pilihan Program the Chip. Setelah

semua selesai, klik OK.

10. Simpan dulu filenya.

11. Lakukan compile dengan menekan shift+F9. Jika tidak ada pesan error atau peringatan, maka

klik Program. Tunggu sebentar, semoga tidak ada kesalahan teknis.

12. Amati keluaran LED pada sismin.

Pelaksanaan menggunakan CodeWizard AVR:

1. Hubungkan PC dengan minimum system 8535 melalui port ISP. Nyalakan catu daya.

2. Buka Codevision AVR, lakukan konfigurasi chip programmer. Pilih menu

Setting>>Programmer, lalu pilih type Kanda System STK200+/300.

3. Pilih menu File>>New, pilih Project.

4. Jika ditawari untuk menggunakan CodeWizardAVR, pilih Yes.

5. Pada tab Chip, pilih 8535 dengan clock 4 MHz.

6. Pilih tab Ports, lalu pilih tab Port B. Setelah itu klik semua pilihan di bawah tulisan Data

Direction dari In berubah menjadi Out. Klik juga semua pilihan di bawah tulisna Pull-up/Output

Value dari 0 menjadi 1.

7. Pilih menu File>>Generate, save and exit.

8. Beri nama sourcenya dengan nama withcw

9. Beri nama projectnya dengan nama kenalan2. juga file cwp-nya.

10. Lihatlah, program awal sudah dibuatkan. Scroll ke bawah, amati tulisan DDRB dan PORT B.

Bandingkan nilainya dengan listing program sebelumnya. Sama …

11. Scroll lagi ke bawah. Cari tulisan //place your code here. Di bawahnya tuliskan perintah

PORTB=0xAA;

12. Simpan dulu file C nya.

13. Lakukan konfigurasi project. Pilih menu Project>>Configure. Lalu pilih tab After Make,

centang pilihan Program the Chip. Setelah semua selesai, klik OK.

14. Lakukan compile dengan menekan shift+F9. Jika tidak ada pesan error atau peringatan, maka

klik Program. Tunggu sebentar, semoga tidak ada kesalahan teknis.

15. Amati keluaran LED pada sismin.

PENJELASAN

1. Semua port 8 bit memiliki indeks 0 s/d 7. Misalkan PORTB.0, PORTB.1 s/d PORTB.7

2. Indeks port yang paling besar merupakan bagian Most Significant Bit (MSB).

3. Indeks port yang paling kecil merupakan bagian Least Significant Bit (LSB).

4. Penulisan bilangan biner, yang paling kiri adalah MSB, dan sebaliknya.

5. Biasakan menuliskan data dalam format Heksadesimal. Syntax-nya adalah 0xXX di mana XX

merupakan bilangan heksadesimal. Misalkan dituliskan PORTB=0xAA, artinya kita

memasukkan data AA atau 1 0 1 0 1 0 1 0 ke port B.

6. DDRB=0xFF artinya kita memasukkan bilangan 1 1 1 1 1 1 1 1 ke Data Direction Register B,

yang membuat semua pin B menjadi output.

(8)

8. Perintah #include artinya kita menggunakan file Header mega8535.h yang berisi

perintah-perintah yang dapat dikenali oleh compiler. Nanti kita akan menggunakan header-header lainnya.

9. void main(void) menunjukkan program utama.

10. Tulisan yang berada di belakan tanda // dan berwarna biru dianggap sebagai komentar, dan

tidak dijalankan dalam program. Demikian juga tulisan di antara tanda /* …. */

11. while (1) artinya adalah looping yang tanpa henti.

LATIHAN 1. LAMPU BERKEDIP

Masukkan listing berikut ini ke dalam 8535.

#include

void main()

{

DDRB=0xFF;

while(1)

{

PORTC=0;

delay_ms(1000);

PORTC=0xFF;

delay_ms(1000);

}

PENJELASAN

1. Pada program di atas, digunakan file header untuk mengijinkan digunakannya perintah/fungsi

delay_ms(1000).

2. Perintah ini artinya melakukan delay/penundaan dalam satuan milidetik, sebanyak data yang

dimasukkan dalam (…).

3. Agar lama delaynya akurat, maka setting clock pada 8535 harus persis sama dengan nilai

osilator kristal yang dipasang.

TIPE DATA

Tipe data yang dapat dioperasikan dalam C untuk aplikasi mikrokontroler adalah :

1. byte. Mulai 0 s/d 255 (8 bit)

2. char. Mulai -128 s/d 127 (8 bit)

3. unsigned. Sama dengan byte. (8 bit)

4. int. Mulai -32768 s/d 32767 (16 bit)

5. Unsigned int. Mulai 0 s/d 65535 (16 bit)

6. long int (int versi 32 bit)

(9)

VARIABEL

Variabel Global, digunakan di seluruh program. Dideklarasikan di luar fungsi, di bagian paling

atas. Saat program berjalan, jika tidak ditentukan, akan bernilai 0. Variabel Lokal, digunakan

secara lokal di dalam fungsi tertentu. Dideklarasikan di dalam fungsi tersebut, dan tidak

diinisialisasikan pada awal program berjalan. Variabel dalam bentuk Array, indeks paling

kecilnya adalah 0.

OPERATOR ARITMATIKA

* Multiplication x*y kalikan x dengan y

/ Division x/y bagi x dengan y

% Modulo x%y sisa x dibagi oleh y

+ Addition x+y jumlahkan x dan y

- Subtraction x-y Kurangkan y dari x

++ Increment x++ Increment x setelahnya

-- Decrement --x Decrement x sebelumnya

- Negation -x Kalikan x dengan –1

OPERATOR LOGIKA.

> Greater than x>y 1 jika terpenuhi

>= Greater than or equal to x>=y 1 jika terpenuhi

< Less than x<= Less than or equal to x<=y 1 jika terpenuhi == Equal to x==y 1 jika sama !=

Not equal to x!=y 1 jika tidak sama ! Logical NOT !x 1 jika x adalah 0 && Logical AND x&&y

0 jika x atau y ada yang 0 || Logical OR x||y 0 jika x dan y adalah 0 OPERATOR BITWISE ~

Bitwise complement ~x Mengubah 1 jadi 0 dan sebaliknya NOT & Bitwise AND x&y AND

Bitwise antara x dan y | Bitwise OR x|y OR Bitwise x dan y ^ Bitwise exclusive OR x^y XOR

Bitwise << Left shift x<<2 geser ke kiri 2 posisi bit >> Right shift x>>3 geser ke kanan3 posisi

bit

Nb. Syntax variabel = variabel & data dapat dituliskan variabel &= data

KONTROL ALIRAN

Struktur if – else

if (expression)

statement 1

else

statement2

artinya jika expression bernilai true, statement 1 dikerjakan. Kalau tidak statement 2 dikerjakan.

Struktur – while

while(expression)

{

(10)