Arsitektur Mikrokontroler Mikrokontroller Oleh : SGO 08 September 2013

Pertanyaan ??? Apa microprocessor ? Apa sistem microprocessor ? Apa Mikrontroler ?

MIKROKONTROLLER Sebuah mikroprosesor yang digabungkan dengan I/O dan memori (RAM/ROM) akan membentuk sebuah sistem mikrokomputer. Terilhami dengan CPU yang dapat dikonstruksi dalam sebuah single chip semiconductor, maka sebuah mikroprosesor, I/O dan memori dapat pula dibangun dalam level chip. Konstruksi ini menghasilkan Single Chip Microcomputer (SCM). SCM inilah yang disebut sebagai mikrokontroler. Sedangkan perbedaan antara mikroprosesor dengan mikrokontroler sudah jelas. Dalam mikrokontroler, RAM serta I/O interface sudah masuk di dalamnya. Ini merupakan satu keuntungan lebih dari mikrokontroler.

Dalam Hal penggunaannya, sistem mikrokontroler lebih banyak dipakai pada aplikasi yang deterministik, artinya sistem ini dipakai untuk keperluan yang tertentu saja misalkan sebagai pengontrol kecepatan putaran motor pada instrumentasi industri, pengontrol komunikasi data, pengolah sinyal dll

Beberapa keunggulan alat-alat yang berbasis mikrokontroler: • High reliability and high degree of integration, • Reduction in size, • Reduced component count and lower manufacturing cost, • Shorter development time, • Shorter time to market, • Lower power consumption,

Jenis-jenis Mikrokontroller Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu yaitu RISC dan CISC. RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer. Instruksi berukuran tunggal dan sederhana Sebaliknya, CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Kumpulan instruksi komputasi kompleks sehingga jumlah instruksinya banyak Based on the memory architecture are Harvard architecture and Von Neumann architecture Masing-masing mempunyai keturunan atau keluarga sendiri- sendiri. Sekarang kita akan membahas pembagian jenis-jenis mikrokonktroler yang telah umum digunakan.

RISC Vs CISC

Harvard vs. Von Neumann Harvard micro architecture : separate between program and data, faster execution, e.g. Intel MCS-8051, Atmel AVR, Microchip PIC, Texas Instrument DSP, ARM (Advanced RISC Machine) Von Neumann : merge between program instruction and data, simpler hardware interface, e.g. Intel IAPx-86 (80x86 up to Pentium 4, Core)

Aplikasi Mikrokontroler Industrial control : machine control automation, PLC (Programmable Logic Controller) Embedded application : mobile phone (e.g. N-Gage with ARM9E, SGH-800 with ARM-Phillips LPC), PDA and XDA (ARM, Intel XScale, TI OMAP), GPS receiver Home appliances : TV-set, digital radio, VCD-DVD player, USB Flashdisk and MP3, rice cooker, washing machine, refrigerator, AC, room temperature controller

Aplikasi Mikrokontroler (Cont’d) Safety critical and life support devices : bio-medics devices, heart-beat monitor, ECG and EKG, vehicle ECU and braking system, power train controller, traffic light controller Computer Network : analog modem, ADSL modem, router, switch Outer space application : satellite, space station, planetary explorer (Viking, Mars Pathfinder), Hubble Telescope And the limit are your dream and imagination

Keluarga MCS51 Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC buatan ATMEL. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock. Contoh : AT89Sxx AT89Cxx AT89C2051

PIC (Programmable Intelligent Computer) PIC termasuk keluarga mikrokonktroler yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640. PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi ngoprek karena biayanya yang rendah, ketersediaan dan penggunaan yang luas, database aplikasi yang besar.

Keluarga AVR Mikrokonktroler Alv and Vegard’s Risc processor atau sering disingkat AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Arsitektur dan Instruksi yang digunakan bisa dikatakan hampir sama. Keluarga AVR inilah yang akan kita gunakan

AVR vs MCS51 More powerful CPU than traditional MCS-8051 Higher MIPS at the same clock frequency (up to 12 timer higher) RISC processor, more power efficient, less space IC die size, so it will contain More peripherals with less price, for example compared to Microchip PIC

Contoh keluarga MCS-51 AT89C2051

Bentuk Fisik IC AT89Cxx

AVR Family ATMega8535

Fitur ATMega8535 RISC 8 bit, frekuensi maksimum 16 MHz Flash memory 8 kB, SRAM 512 B EEPROM 512 B ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps

Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu port A, B, C, dan D 3 buah Timer/Counter CPU yg memiliki 32 register Watchdog Timer Interupsi eksternal dan internal SPI (Serial Peripheral Interface) Komparator analog

Arsitektur ATMega8535

Naah Sekarang….. Cari perbedaan ATMEGA 8/8535/16/32/328 Dilihat dari fitur, kapasitas memori, jumlah port I/O, RISC atau CISC

KUIS 1 Apa perbedaan Mikroprosesor, sistem mikroprosesor, dan mikrokontroler ? Sebutkan dan jelaskan komponen sebuah mikrokontroler (min. 5) Perbedaan CISC dan RISC (sebutkan contohya) ! Perbedaan arsitektur harvard dan von-neumann (sebutkan contohnya) ! Jika mikrokontroler keluarga AVR menggunakan clock frekuensi 2 Mhz, maka berapa frekuensi clock yang digunakan oleh mikrokontroler keluarga MCS agar dapat memperoleh kecepatan eksekusi program yang sama? Apa saja fitur yang dimiliki oleh ATMEGA 8?