JUN - ITTELKOM. Antarmuka I/O. Komunikasi I/O [1]

LOGO

Oleh: Junartho Halomoan (juned_new@yahoo.com)

Mikroprosesor dan Antarmuka

Antarmuka I/O

Komunikasi I/O [1]

Selain bisa berkomunikasi dengan memori melalui rangkaian antarmuka memori, mikroprosesor 8088 bisa mengakses port I/O. Port tersebut diakses untuk membawa data ke mikroprosesor/CPU (input) atau mengirim data dari mikroprosesor

JUN

Komunikasi I/O [2]

CPU (µP) dapat transfer data dari/ke I/O dengan 2 cara: parallel dan serial.

Komunikasi Parallel cepat dan efisien.

Komunikasi parallel mengunakan lebih dari 8 kabel, digunakan untuk mentransfer data dalam jarak beberapa kaki (Cth. printer, hard disk dll).

Komunikasi I/O [3]

Dahulu komunikasi paralel dapat transfer data lebih cepat daripada komunikasi serial. Sekarang komunikasi serial dapat lebih cepat dibandingkan komunikasi paralel (cth.SATA)

komunikasi paralel sangat tidak efisien untuk komunikasi jarak jauh karena membutuhkan sejumlah kabel dan

sinkronisasi pensinyalan komunikasi paralel juga menyulitkan

JUN

Komunikasi I/O [4]

Komunikasi serial mengirimkan 1 bit pada suatu waktu, sehingga lebih lama

dibandingkan paralel (dahulu)

Komunikasi serial merupakan solusi terbaik untuk komunikasi jarak jauh. Karena tidak ada masalah sinkronisasi. Komunikasi

serial membutuhkan lebih sedikit kabel. Contoh komunikasi serial: Modem,

keyboard, USB, dll

Komunikasi I/O – memory [5]

JUN

Pemrograman I/O [1]

Ada dua instruksi assembly yang

melakukan pemrograman input/ output data yakni “IN” dan “OUT”. Dengan menggunakan instruksi tersebut data dikirim dari akumulator (AX,AL, atau AH) ke port atau menerima data dari port ke dalam akumulator

Pemrograman I/O - 8bit data [2]

Instruksi pemrograman I/O data 8 Bit

JUN

Pemrograman I/O- 8bit data [3]

Keterangan Instruksi I/O data 8 bit (AL) format (1), port# merupakan alamat port

dari 00 sampai FFh pengalamatan 8 bit berarti dapat mengakses port sebanyak 256 input dan 256 output. Tidak ada

register segment apapun digunakan di sini format (2) , port# merupakan alamat port

dari 0000 sampai FFFFh pengalamatan 16 bit berarti dapat mengakses port sebanyak 65.536 input dan 65.536 output. Tidak ada register segment apapun digunakan di sini.

Pemrograman I/O – contoh A [4]

Buat urutan program I/O yang

mengirimkan data FFh ke port alamat ABh?

MOV AL,FFH OUT ABH,AL

Buat urutan program I/O yang

mengirimkan data FFh ke port alamat B000h?

MOV DX,B000H ;karena pengalamatan 16

bit maka digunakan reg. DX

JUN

Pemrograman I/O – contoh B [5]

Diasumsikan port alamat 22h merupakan

masukan untuk monitor suhu. Buat urutan program untuk memonitor secara kontinu pada temperatur 100 derajat. Ketika

mencapai 100, maka register BH mengandung nilai “Y”

BACK: IN AL,22H ; monitor suhu @ 22h

CMP AL,100 ;apakah temp =100?

JNZ BACK ; jika tidak, terus monitor

MOV BH,‟Y‟ ;temp =100, salin „Y‟ ke BH

Pemrograman I/O - 16bit data [6]

JUN

Pemrograman I/O – contoh C [7]

Diasumsikan data 16 bit reg AX=98F6h

dan port alamat = 47h maka instruksi pemrograman I/Onya adalah:

MOV AX,98F6h OUT 47H,AX

Penjelasan: data 8bit low “F6” ke port alamat 47h dan 8bit high “98” ke port alamat 48h. Ingat prinsip “little endian”!

Komunikasi PPI [1]

Programmable Peripheral Interface (PPI) merupakan suatu perangkat antarmuka I/O yang dapat diprogram untuk

melakukan komunikasi paralel. Contoh I/O: keyboard, printer, dll

Chip 8255 PPI merupakan salah satu chip yang dapat melakukan antarmuka I/O dengan komunikasi paralel dari/ke

mikroprosesor. Chip 8255 memiliki 3 port terpisah yang bisa diakses A, B, dan C.

JUN

Komunikasi PPI [2]

Komunikasi PPI [3]

JUN

Komunikasi PPI [4]

Komunikasi PPI [5]

PA0-PA7 (Port A) : 8 bit port yang dapat diprogram sebagai input atau output atau bi-directional input/output.

PB0-PB7 (Port B) : 8 bit port yang dapat diprogram sebagai input atau output atau bi-directional input/output.

PC0-PC7 (Port C) : 8 bit port yang dapat diprogram sebagai input atau output. Port C bisa dibagi 2 bagian yakni: CU (Upper 4

JUN

Komunikasi PPI [6]

RD and WR : Pin ini merupakan sinyal masukan aktif rendah (low) ke 8255

digunakan untuk membaca/ menulis dari/ ke I/O. Jika tipe isolated I/O, maka µP menghubungkan pin IOR dan IOW ke PIN RD dan WR. Jika tipe memory-mapped I/O, maka µP menghubungkan pin MEMR dan MEMW ke PIND RD dan WR

RESET: pin masukan aktif tinggi ke 8255 digunakan untuk mereset control register. Ketika reset diaktifkan semua port bekerja sebagai port input

Komunikasi PPI [7]

A0, A1, dan CS: Pin CS (masukan aktif rendah) digunakan untuk me-enable chip 8255, Pin A0 dan A1 digunakan untuk mengakses salah satu port atau control register/ command byte/ control word register

JUN

Komunikasi PPI [8]

Komunikasi PPI [9]

JUN

Komunikasi PPI – MODE 0 [10]

PPI dapat diprogram 3 jenis mode:

1) Mode 0:mode sederhana input atau output mode 0 merupakan mode dasar I/O. Pada mode ini port A,B atau C bisa diprogram sebagai input atau output. Mode ini tidak ada proses handshaking

Catatan:pada mode ini, port tidak dapat bekerja sebagai port input dan port output pada saat bersamaan. Karakteristik port C bisa diprogram terpisah pada CL (PC0-PC3) dan CU (PC4-PC7). CL dan CU independen.

Komunikasi PPI – soal A [11]

Antarmuka I/O 8255 dalam mode 0 dengan konfigurasi port: port A sebagai input, B sebagai output, dan semua bit dalam port C sebagai output.Tentukan isi control

register dan buat program input data pada port A dan output data pada port B dan C. base address 60h!

Control register = “1 0 0 1 0 0 0 0” = 90h

JUN

Komunikasi PPI – soal A [12]

Program:

MOV AL,90H ; inisialisasi 8255

MOV DX,63H ; alamat control register

OUT DX,AL ;output Control Byte ke Control

register

MOV DX,60H ;alamat Port A

IN AL,DX ;input data Port A

MOV DX,61H ; alamat Port B

OUT DX,AL ;output data Port B

MOV DX,62H ; alamat Port C

OUT DX,AL ;output data Port C

Komunikasi PPI – soal B [13]

Antarmuka I/O 8255 dalam mode 0 dengan konfigurasi port: port A sebagai input, B sebagai output, dan port CL sebagai input, port CU sebagai output.Tentukan isi control register dan buat program input data pada port A, output data pada port B, input data pada port CL, dan output data padaPort CU.base address 60h!

Control register = “1 0 0 1 0 0 0 1”

JUN

Komunikasi PPI – soal B [14]

Program:

MOV AL,91H ; inisialisasi PPI

MOV DX,63H ;alamat Control Register

OUT DX,AL ; output Control Byte ke

Control register

MOV DX,60H ;alamat Port A

IN AL,DX ;input data Port A

MOV DX,61H ; alamat Port B

OUT DX,AL ; alamat Port B

Komunikasi PPI – soal B [15]

; Port CL sebagai input

MOV DX,62H ; alamat Port C

IN AL,DX ;input data port C

AND AL,0FH ;dapatkan lower nibble bits 

Port CL

; Port CU sebagai output

MOV CL,4 ;rotate count =4

ROL AL,CL ;shift bit ke posisi upper nibble

bit

OUT DX,AL ;output PCL to PCU

JUN

Komunikasi PPI - MODE 1 [16]

2) Mode 1(mode I/O dengan kemampuan

handshaking). Handshaking mengacu pada proses komunikasi antara perangkat I/O dengan PPI 8255. Sebagai contoh Perangkat Printer. Pada Mode ini, Port A dan Port B digunakan Input atau Output, sedangkan port C digunakan untuk

pensinyalan handshaking

Komunikasi PPI - MODE 1 [17]

JUN

Komunikasi PPI - MODE 1 [18]

uP PPI Perangkat I/O STB IBF INTR RD

Komunikasi PPI - MODE 1 [19]

Proses Input Data Mode 1

1) Sinyal strobe/STB dari I/O ke pin PC.4 2) Data masuk dari perangkat

I/O ke port A

3) Sinyal IBF (buffer full) dari pin PC.5 ke perangkat I/O 4) Sinyal INTR (interrupt req)

dari pin PC.3 ke µP

5) Sinyal µP (pin RD) ke 8255 (pin RD) untuk membaca 8255  µP

JUN

Komunikasi PPI - MODE 1 [20]

Komunikasi PPI - MODE 1 [21]

uP PPI Perangkat I/O OBF INTR WR ACK

JUN

- ITTELKOM

Komunikasi PPI - MODE 1 [22]

Proses Output Data Mode 1

1) Sinyal dari µP (WR) ke 8255 (WR)

2) Sinyal INTR (interrupt req) dari pin PC.3 ke µP

3) Data keluar µP  8255  I/O

4) Sinyal OBF (buffer full) dari pin PC.5 ke perangkat I/O

5) Sinyal ACK (acknowledge) dari I/O ke pin 8255 (ACK)

6) Data sudah ditulis ke I/O

Komunikasi PPI - MODE 2 [23]

3) Mode 2(Bi-directional I/O dengan

kemampuan handshaking). Salah satu port mempunyai 2 fungsi mentransfer data input dan output – bi-directional. Komunikasinya diatur dengan pensinyalan handshaking. Pada Mode ini Port A

digunakan port bi-directional dan port C digunakan untuk pensinyalan

handshaking. Port B bisa dikonfigurasikan sebagai mode 0 atau 1. Mode 2

merupakan gabungan mode1 input dan output (pensinyalan handshaking sama).

JUN

Komunikasi PPI - MODE 2 [24]

Komunikasi PPI - Keypad [25]

JUN

Komunikasi PPI – 7segment [26]

Komunikasi PPI - Keypad [26]

Buat urutan program I/O keypad 4x4

dengan PPI 8255 dan buat rangkaian decodernya. Alamat PPI 70-73

Buat urutan program I/O seven segment dengan PPI 8255 dan buat rangkaian decodernya. Alamat PPI 80-83

Buat urutan program PWM duty cycle sebesar 50% dengan perioda sebesar 10ms menggunakan PPI 8255

JUN

Komunikasi Paralel-Program [1]

Standard Parallel Port

Port Parallel merupakan port yang paling sering digunakan untuk antarmuka. Port tersebut bisa digunakan untuk input data samapai 9 bit atau output data sampai 12 bit.walau membutuhkan rangkaian

eksternal

Port parallel dapat ditemukan di belakang PC anda dengan konektor female D-Type 25 pin

Komunikasi Paralel-Program [2]

Port parallel distandarisasikan oleh IEEE

1248, release pertama pada tahun 1994 Standar tersebut mendefinisikan 5 mode

operasi yakni,

1. Compatibility Mode. (Centronics Mode) 2. Nibble Mode

3. Byte Mode √

4. EPP Mode (Enhanced Parallel Port).

5. ECP Mode (Extended Capabilities Mode).

JUN

Komunikasi Paralel-Program [3]

Compatibility mode disebut juga

"Centronics Mode". Pada mode ini, anda hanya bisa melakukan output data. Untuk menerima data, anda harus merubah ke Nibble atau Byte mode.

Nibble mode melakukan input data 4 bit (nibble) dari perangkat ke komputer

Byte mode menggunakan fitur Parallel's bi-directional melakukan input data 8 bits (byte)

Komunikasi Paralel-Program [4]

Extended dan Enhanced Parallel Ports

menggunakan rangkaian tambahan untuk mengendalikan dan membangkitkan sinyal handshaking

JUN

Komunikasi Paralel-Port [5]

Port parallel biasanya menggunakan 3 base address. LPT1 biasanya pada base address 378h, sedangkan LPT2 biasanya pada base address 278h. 378h & 278h biasa

digunakan untuk akses port parallel

Komunikasi Paralel-H/W [6]

H/W yang digunakan untuk komunikasi paralel konektor D-type 25 pin dan centronics 36 pin

Konektor female D-Type 25 pin biasa ditemukan di komputer dan konektor Centronics 36 pin

ditemukan pada printer D-Type 25 pin

JUN

Komunikasi Paralel-H/W [7]

Komunikasi Paralel-S/W [8]

Port data  Data 0–Data 7  Pin 2 – Pin 9 Note1:Jika port merupakan Bi-Directional

maka operasi baca dan tulis bisa dilakukan. Base address disebut data port atau data

JUN

Komunikasi Paralel-S/W [9]

Status Port menggunakan 5 input (Pins 10,11,12,13 & 15), sebuah register status IRQ dan 2 bit reserved. Port Status hanya bisa digunakan untuk membaca saja

Komunikasi Paralel-S/W [10]

Mode bi-directional bisa diaktifkan dengan memberikan tegangan 5 volt pada port control bit ke-5. Dengan mengaktifkan

bi-JUN

Komunikasi Paralel- S/W [11]

Buat urutan program I/O paralel untuk

menulis data 11111111B ke port data SPP dengan base address 378h?

MOV DX,378H ; base address SPP =378H,

offset yang digunakan base+0 = 378 +0 = 378h

MOV AL,11111111B ; data diletakkan pada

register AL

OUT DX,AL; data ditulis ke port data

Komunikasi Paralel – S/W [12]

Buat urutan program I/O paralel untuk membaca data dari port data SPP dengan base address 378h dan mode bi-directional?

MOV DX,378H ; base address SPP =378H, offset yang digunakan base+2 = 378 +2 = 37Ah  port control

MOV AL,00000100B ; data diletakkan pada register AL  enable bi-directional

OUT DX,AL; data ditulis ke port control

MOV DX,378H ; base address SPP =378H, offset yang digunakan base+0 = 378 +0 = 37Ah  port data

JUN

Komunikasi Paralel-soal C [13]

Buat rangkaian address decoder untuk

mengaktifkan controller port parallel dengan base address 378h (cat.controller diasumsikan hanya mempunyai satu pin chip select – aktif rendah/ low)?

Komunikasi Serial [1]

Komunikasi Serial terbagi 2 metode: a) Komunikasi sinkron (Synchronous)

membutuhkan sinyal pewaktuan yang sama untuk sinkronisasi. Hal ini berarti sinyal clock harus ditransmisikan. Pada metode sinkron satu blok data suatu waktu tertentu ditransmisikan

JUN

Komunikasi Serial [2]

b) Komunikasi Asinkron (asynchronous) merupakan komunikasi yang tidak membutuhkan pesinyalan clock yang sama dan mentransmisikan data (single byte) pada suatu waktu tertentu. Contoh: bit start dan stop digunakan untuk

mengindikasikan penerimaan sebuah byte

Komunikasi Serial [3]

Jenis transmisi pada komunikasi serial a) Transmisi simpleks (simplex): Transmisi

hanya satu arah saja

JUN

Komunikasi Serial [4]

b) Transmisi Half Duplex: Transmisi dua arah tetapi hanya satu arah pada suatu waktu c) Transmisi Full Duplex: Transmisi dua arah

pada suatu waktu

Jenis Perangkat yang menggunakan komunikasi serial terbagi 2 macam DCE (Data Communications Equipment) dan DTE (Data Terminal Equipment.)

Komunikasi Serial [5]

DTE mengacu pada terminal end dan komputer yang menerima dan mengirim data, sedangkan

DCE mengacu pada perangkat komunikasi yang bertanggung jawab untuk

mentransfer data. Contoh Perangkat DTE: komputer dan DCE: modem

JUN

Komunikasi Serial [6]

uP UART Data 8 bit TTL  Bipolar

UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) Bipolar  TTL Modem/ Printer Level tegangan RS-232 Level tegangan TTL DCE/ DTE DTE

Komunikasi Serial [7]

Chip UART mentransmisikan data paralel dari µP ke serial (dalam format tegangan TTL) lalu diterima oleh IC MC1488

(mengubah tegangan TTL menjadi bipolar

① _② ③ ④ ④

JUN

- ITTELKOM

Komunikasi Serial [8]

MAX 232 = MAX1488 + MAX 1489

Komunikasi Serial [9]

Agar dua perangkat dapat berkomunikasi serial maka diperlukan suatu protokol. Protokol pada komunikasi serial asinkron dikirim/diterima dalam satu frame data, yang diawali oleh start bit dan diakhiri oleh stop bit

JUN

Komunikasi Serial [10]

Pengiriman data komunikasi asinkron menggunakan orientasi karakter

(character-oriented)  Kode ASCII Start bit selalu berjumlah satu bit dan

selalu bernilai “0” (low) sedangkan stop bit bisa berjumlah dua bit dan selalu bernilai “1” (high). Sebagai contoh dikirim data ascii karakter “A” (nilai biner  0100 0001) maka 1 frame data terdiri dari:

Start bit + 0100 0001 + stop bit

Data LSB dikirim terlebih dahulu

Komunikasi Serial – RS232 [11]

Spesifikasi kelistrikan komunikasi serial

yang biasa digunakan komputer adalah EIA (Electronics Industry Association) RS232C standard. Parameternya mencakup:

1. "Space" atau logic 0 antara +3V dan +25V 2. "Mark" atau logic 1 antara +3V dan +25 V 3. Tegangan antara +3 and -3 volts tidak

terdefinisikan

4. Tegangan Open circuit tidak lebih dari 25V 5. Arus Short circuit tidak lebih dari 500mA

JUN

Komunikasi Serial – RS232 [12]

Komunikasi Serial – RS232 [13]

JUN

Komunikasi Serial – RS232 [14]

Komunikasi Serial – UART [15]

Chip UART (Universal Asynchronous

Receiver-Transmitter) merupakan chip yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer dan level tegangannya TTL Contoh: Chip 8250 series, 16450, 16550, 16650, & 16750 yang paling sering

digunakan

JUN

Komunikasi Serial – UART [16]

Komunikasi Serial – UART [17]

Perbedaan 16550 dan 8250

adalah pin 24 dan 29. Pin transmit ready dan receive ready digunakan untuk

menandakan aktif/ tidaknya suatu chip

Chip 16550 bisa digunakan untuk transmitter dan

receiver. Jenis transmisi yang digunakan bisa

JUN

Komunikasi Serial – UART [18]

Pin A2,A1,A0  register internal untuk mengatur pemrograman dan transfer data Pin CS0,CS1,CS2  untuk meng-enablekan

IC

Pin D0-D7 Pin data dari/ke µP

Komunikasi Serial – UART [19]

Pin TXRDY,RXRDY, RTS,CTS, DCD,DSR,RI

 Pin Kontrol

Pin Baudout  Sinyal Clock masukan Pin MR  Master reset

Pin RD  digunakan untuk membaca data dari port address serial

Pin WR  digunakan untuk mentransfer data ke port address serial

JUN

Komunikasi Serial – S/W [20]

COM 1  port komunikasi serial no.1, memiliki base address di 3F8h

Komunikasi Serial – S/W [21]

Untuk bisa mengetahui alamat base address COM1, kita dapat mengakses ke memori BIOS

JUN

Komunikasi Serial – S/W [22]

Komunikasi Serial – S/W [23]

DLAB kepanjangan dari Divisor Latch

Access Bit. Ketika DLAB diset '1' melalui line control register, dua register (Divisor latch low byte dan Divisor latch high byte) bisa digunakan untuk mengatur kecepatan komunikasi biasa disebut baudrate dalam satuan bit per second. UART bekerja pada frekuensi clock 1,8432MHz dibagi 16  didapatkan baud rate maksimum 115.200 bps

JUN

Komunikasi Serial – S/W [24]

Komunikasi Serial – S/W [25]

Line Control Register (√)

JUN

Komunikasi Serial – S/W [26]

Line Status Register (√)

Komunikasi Serial – S/W [27]

Modem Control Register

JUN

Komunikasi Serial – S/W [28]

Modem Status Register

Komunikasi Serial – S/W [29]

Jika diinginkan baudrate 2400 bps, cari

nilai divisor, nilai divisor latch low byte, nilai divisor latch low byte? (Cat. Clock referensi 1,8432MHz)

Divisor =(1,8432 * 106 _{)/ (16*2400) =48}

Divisor latch = 0030h (nilai 48 dalam desimal)

Div.latch low = 30h Div.latch high = 00h

JUN

Komunikasi Serial – S/W [30]

Buat urutan instruksi pemrograman serial

dengan baudrate yang diinginkan 9600 bps

MOV AL,80H ;10000000B enable DLAB

MOV DX,3FBH; alamat line control register

(3F8H+03)

OUT DX,AL ; DLAB enable

;kemudian mengirim nilai divisor

MOV AL,12 ;9600 baud rate

MOV DX,3F8H ;alamat divisor latch Low

byte (3F8H+0)

Komunikasi Serial – S/W [31]

OUT DX,AL ; kirim Div.latch low byte

MOV AL,00

INC DX ; alamat divisor latch high byte

(3F8H+01)

OUT DX,AL ; kirim Div.latch high byte

MOV AL,00H ;00000000B disable DLAB

MOV DX,3FBH; alamat line control register

(3F8H+03)

OUT DX,AL ; DLAB disable

JUN

Komunikasi Serial – S/W [32]

(mengacu soal sebelumnya

baudrate=9600) Tambahkan urutan instruksi untuk mengirimkan data biner “10001000” dengan format data 8 bit, 1 stop bit, tanpa parity

;Didapatkan dari tabel Line Control

Register 0000 0111B = 0AH dikirimkan ke alamat LCR (base+03H)

MOV DX,3FBH ;3F8H+03

Komunikasi Serial – S/W [33]

MOV AL,0AH ; data 8 bit , 1 stop bit, no

parity

OUT DX,AL;mengeluarkan data

MOV DX,3FDH; (3F8+05) cek line status

register apakah siap mentransmisikan data?  bit ke-5 LSR

BACK: IN AL,DX CMP AL,10H JNZ BACK

JUN

Komunikasi Serial – S/W [34]

MOV DX,3F8H ;3F8H+0  Transmitter

holding buffer

MOV AL,88H ; data yang ditransmisikan

OUT DX,AL; data ditransmisikan ke port

(mengacu soal sebelumnya

baudrate=9600) Tambahkan urutan

instruksi untuk menerima data biner dngan format data 8 bit, 1 stop bit, tanpa parity ;Didapatkan dari tabel Line Control

Register 0000 0111B = 0AH dikirimkan ke alamat LCR (base+03H)

Komunikasi Serial – S/W [35]

MOV DX,3FBH ;3F8H+03

MOV AL,0AH ; data 8 bit , 1 stop bit, no

parity

OUT DX,AL ;mengeluarkan data

MOV DX,3FDH; (3F8+05) cek line status

register apakah data siap diterima?  bit ke-0 LSR BACK: IN AL,DX CMP AL,01H JNZ BACK

JUN

- ITTELKOM

Komunikasi Serial – S/W [36]

MOV DX,3F8H ;3F8H+0  receive buffer

IN AL,DX;  data dibaca dari port

JUN