Mikrokontroler

 Mikrokontroler

               

Pengenalan Mikrokontroler  AVR:        

           Mikrokontroler AVR merupakan mikrokontroler berbasis arsitektur RISC(Reduced Instruction set computing)8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga 8051 yang mempunyai arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computing) AVR menjalankan sebuah instruksi tunggal dalam satu siklus dan memiliki I/O yang cukup lengkap sehingga menggunakan komponen Eksternal dapat dikurangi .

                Mikrokontroler AVR di desain menggunakan arsitektur Harvard dimana ruang  dan jalur bus bagi memory program dipisahkan dengan memmory data. Memory program diakses dengan single –level pipelining, dimana ketika sebuah instruksi dijalankan, instruksi lain berikutnya akan di-prefetch dari program memori. AVR mempunyai kepanjangan (Advanset Versatile Rich) atau Alf and Vegard’s RISC  processor yang berasal dari dua nama mahasiswa , yaitu ALF-Egil Bogel dan Vegard Wollan. AVR memiliki berbagai keunggulan dibandingkan mikrokontroler lainnya. Keunggulan – keunggulan mikrokontroler AVR yaitu :

·         AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat, karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, lebih cepat dari pada mikrokontroler MCS51.

·         AVR juga, merupakan mikrokontroler yang memiliki fasilitas yang lengkap , seperti : ADC Internal , EEPROM Internal, Timer/Counter, Watchdog Timer dengan Osilator Internal 1MHz,PWM,Port I/O, komunikasi serial,12C dan lain-lain. Seperti Robotika,Otomasi industri,peralatan telekomunikasi dan lain sebagainya.

·         AVR memiliki Osilator Internal yang dapat ditur melalui Frekuensi 1MHz yang merupakan  aturan  default pabrikan, 2MHz, 4MHz dan 8MHz. dengan adanya fasilitas ini memungkinkan mikrokontroler AVR dapat bekerja  t;anpa bantuan Osilator eksternal.

·         AVR juga memiliki fasilitas Booting program. Yaitu program Bootloader yang memungkinkan programmer dapat memprogram langsung tanpa bantuan ISP programmer dan Downloader.

Secara umum, Mikrokontroler AVR dapat dikelompokan menjadi tiga kelompok yaitu keluarga AT90Sxx, ATMega dan ATtiny.

Tipe	Jumlah pin	Flash	EEPROM	SRAM
Tiny AVR	8-32	1-2k	64-128	0-128
AT90Sxx	20-44	1-8k	128-512k	0-1k
ATMega	32-64	8-128k	512-4k	512-4k

  

Sedangkan perbedaan antara ATMega8535 dengan ATMega 16 terletak pada memory flash.jika pada memory flash ATMega8535 sebesar 8Kb,maka pada ATMega 16 adalah sebesar 16Kb. Begitu juga dengan ATMega32 yang memiliki memory flash 32KB.

A.  Pendahuluan (Jenis-jenis Mikrokontroler)

                Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Didalamnya terkandung sebuah Inti Processor, memori (sejumlah kecil RAM,memori program,atau keduanya) dan perlengkapan input/output. Dengan kata lain Mikrokontroler adalah suatu alat elektornika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kenndali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontrole merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang bekum banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan IC CMOS dan kini dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh sebuah alat sederhana (Mikrokontroler).

Mikrokontroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin,remote controls,mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol  elektrik dalam berbagai proses dan kebutuhan sehingga menjadi lebih ekonomis.

B.  Perkembangan Mikrokontroler

                Mikrokontroler pertama kali dikenalkan oleh Texas Instrument dengan seri TMS 1000 pada tahun 1974 yang merupakan mikrokontroler 4 bit pertama. Mikrokontroler ini mulai dibuat sejak 1971. Merupakan mikrokomputer dalam sebuah chip, lengkap dengan RAM dan ROM. Kemudian, pada tahun 1976 Intel mengeluarkan mikrokontroler yang kelak menjadipopuler dengan nama 8748 yang merupakan mikrokontroler 8bit, yang merupakan mikrokontroler dari keluarga MCS 48. Sekarang dipasaran banyak sekali ditemui mikriprosesor sangat tipis. Masing-masing vendor mengeluarkan mikrokontroler dengan dilengkapi fasilitas fasiltas yang cenderung memudahkan user untuk merancang sebuah sistem dengan komponen luar yang relatif lebih sedikit. Yang dikeluarkan Atmel dengan seri ATMEGA8535 (walaupun varian dari mikrokontroler AVR sangatlah banyak, dengan masing-masing memiliki fitur yang berbeda-beda). Dengan mikrokontroler tersebut pengguna (pemula) sudah biasa membuat sebuah sistem untuk keperluan sehari-hari,seperti pengendali peralatan rumah tangga jarak jauh yang menggunakan remote control televisi, radio frekuensi, maupun menggunakan ponsel, membuat jam digital, termometer digital dan sebagainya.

 C. Jenis-jenis Mikrokontroller

                Secara umum mikrokontroller terbagi menjadi 3 keluarga besar yang ada dipasaran. Setiap keluarga mempunyai ciri khas dan karekteristik sendiri-sendiri, berikut pembagian keluarga dalam mikrokontroler.

 1. Keluarga MCS51

Mikrokontroler inin termasuk dalam keluarga mikrokontroler CISSC. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock.

2. AVR

Mikrokontroler Alv and Vegard’s Risc processoratau sering disingkat AVR merupakan mikrokontroler RISC 8bit. 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 dikelompokan 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.

3.  PIC

PIC ialah keluarga mikrokontroler tipe RISC buatan Microchip Technology. Bersumber dari PIC1650 yang dibuat oleh divisi Mikroelektronika General Instruments. Teknologi Microchip tidak menggunakan PIC sebagai akronim, melalaikan nama brandya ialah PICmicro. Hal ini karena PIC singkatan dari peripheral Interface Controler, tetapi General Instruments mempunyai akronim PIC1650 sebagai programmabel Inteligent Computer. PIC pada awalnya dibuat menggunakan teknologi General Instruments 16 bit CPU yaitu CP1600. Bit PIC dibuat pertama kali 1975 untuk meningkatkan peforma sistem peningkatan pada I/O. saat ini PIC telah dilengkapi dengan EPROM dan komunikasi serial,UAT,kernel kontrol motor dll serta memori program dari 512 word hingga32 word. 1word disini sama dengan 1 instruksi bahasa assembly yang bervariasi dari 12 hingga 16bit, tergantung dari tipe PIC micro tersebut. Silahkan kunjungi www.microchip.com untuk melihat berbagai produk chip tersebut. Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Inteligent Computer. PIC termasuk keluarga mikrokontroler berarsitektur Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik  divisi Mikroelektronik General  Instruments dengan nama PIC 1640. Sekarang Microchip telah mengumumkan pembuatan PIC- nya yang keenam.

PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi ngoprek karena biayanya yang rendah, ketersediaan  dan penggunaan yang luas, data base aplikasi yang besar, serta pemrogaman (dan pemrogaman ulang) melalui hubungan port serial yang terdapat pada komputer.Masing-masing mempunyai keluarga mempunyai turunan sendiri-sendiri.

Ø  Pembagian jenis-jenis Mikrokontroler yang telah umum digunakan:

a.       Mikrokontroler AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 merupakan versi terbaru dibandingkan mikrokontroler AT89C51  yang telah banyak digunakan saat ini. AT89S52 mempunyai kelebihan yaitu mempunyai flash memory sebesar 8K byte, RAM 256 byte serta 2 buah data pointer 16bit, spesifikasi:

·         kompatible dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya.

·         8K Bytes in system Programmable (ISP) flash memori dengan kemampuan 1000 kali baca/tulis.

·         Tegangan kerja 4-5 V

·         Bekerja dengan rentang 0-33MHZ

·         256x8 bit RAM internal

·         32 jalur I/O dapat deprogram

·         3buah 16 bit Timer/Counter

·         8 sumber interrupt

·         Saluran full dupleks serial UART

·         Watchdog timer

·         Dual data pointer

·         Mode pemrogaman ISP yang fleksible (Byte dan page mode)

Jenis – jenis Atmel lain yang ada dipasaran adalah sebagai berikut:

·         Atmel AT91 series (ARM THUMB architecture)

·         Atmel AVR32

·         AT90, Tiny & Mega series  - AVR (Atmel Norway Design)

·         Atmel AT89 series (intel 8051/MCS51 architecture)

·         MARC4

b.      AMCC

 Hingga Mei 2004, mikrokontroler ini masih dikembangkan dan dipsarkan oleh IBM, hingga kemudian keluarga 4xx dijual ke APllied Micro Corporation, jenis-jenisnya yaitu:

·         403 PowerPC CPU (PPC 403GCX)

·         405 PowerPC CPU (PPC 405EP,   PPC 405GP/CR,  PPC 405G Pr, PPC Npe405H/L)

·         440 PowerPC CPU Book-E CPU (PPC 440GP, PPC 440GX, PPC 440EP/EPx/GRx, PPC 440SP/SPe)

c.       Cypress Microsystems

Jenis dari Cypress Microsystems yang ada dipasaran adalah CY8C2xxxx (PSoC)

d.      Freescale Semiconductor

Hingga 2004, Mikrokontroler ini dikembangkan dan dipasarkan oleh motorola, yang divisi semikonduktornya dilepas untuk mempermudah pengembangan Freesacle Semikonduktror, adapun jenis –jenisnya yaitu sebagai berikut:

·         8-bit (68HC05 (CPU05), 68HC11 (CPU11))

·         16-bit (68HC12 (CPU12), 68HC16 (CPU16), Freescale DSP56800 (DSPcontrolerr))

·         32-bit (Freescale 683xx (CPU32), MPC500, MPC860 (PowerQUICC), MPC 8240/8250 (PowerQUICC II), MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III)

e.      Fujitsu

Jenis chip mikrokontroler yang dikeluarkan oleh fujitsu diantaranya adalh sebagai berikut:

·         F²MC Family (8/16bit)

·         FR Family (32bit)

·         FR-V Family (32bit RISC)

f.        Holtek

Chip mikrokontroler keluaran holtek adalah jenis HT8

g.       Intel

Intel adalah salah satu perusahaan yang banyak mengeluarkan jenis chip dipasaran, secara umum intel mengeluarkan dua jenis chip mikrokontroler yaitu:

·         8-bit (8XC42, MCS48, MCS51, 8061, 8xC251)

·         16-bit (80186/88, MCS96, MXS296, 32-bit, 386EX, i960)

h.      Microchip

Dalam mengeluarkan produknya, microchip membagi produknya kedalam beberapa jenis yaitu:

·         Low End, Mikrokontroler PIC 12-bit

·         Mid Range, Mikrokontroler PIC 14-bit (PIC16f84, PIC16F877)

·         16-bit instruction PIC

·         High End, Mikrokontroler PIC 16-bit

i.        National Semiconductor

Jenis chip mikrokontroler yang dikeluarkan oleh National Semiconductor adalah jenis COP8 dan CR16.

j.        NEC

Nec mempunyai beberapa jenis chip mikrokontroler yang ada dipasaran yaitu: jenis 17K, 75X, 78K, V850.

k.       Philips Semiconductors

Ada tiga jenis chip mikrokontroler yang dikeluarkan oleh perusahaan ini yaitu : LPC2000, LPC900, LPC700.

l.        Renesas Tech Corp

Renesas adalah perusahaan patungan Hitachi dan Mitsubishi. Perusahaan ini mengeluarkan beberapa jenis mikrokontroler yang ada dipsaran yaitu : H8, SH, M16C, M32R.

m.    ST Microelectronics

ST Microelectronics merupakan salah satu perusahaan yang bergerak juga dalam produksi chip mikrokontroler, diantaranya produknya adalah : ST 62, ST 7.

n.      Texas instruments

Dua jenis chip mikrokontroler yang diproduksi oleh perusahaan ini adalah : TMS370, MSP430

o.      Western Design Center

Perusahaan western Desing center memproduksi dua tipe chip mikrokontroler yang beredar di pasaran yaitu:

·         Tipe 8-bit (W65CO2-based uCs)

·         Tipe 16-bit (W65816-based uCs)

p.      Ubicom

Ubicom memproduksi beberapa tipe chip mikrokontroler diantaranya adalah:

SX-28, SX-48, SX-54

Seri Ubicom’s SX series adalah jenis mikrokontroler 8bit yang , tidak seperti biasanya, memiliki kecepatan tinggi, memiliki sumber daya memori yang besar, dan dleksibilitas tinggi. Beberapa pengguna menganjurkan mikrokontroler pemercepat PICs.

IP2022

Ubicom’s IP2022 adalah mikrokontroler 8bit berkecepatan tinggi (120MIPS). Fasilitasnya berupa: 64k FLASH code memori, 16k PRAM (fast code dan packet buffering), 4k data memory , 8-channel A/D, various timers, and on-chip support for ethernet, USB, UART, SPI and GPSI interfaces.

q.      Xilink

Ada dua jenis  chip mikrokontroler  dari ZiLOG yang ada dipasaran adalah:

-          Z8

-          Z86E02

Disamping itu, ada banyak mikrokontroler yang dirancang oleh produsen sebagai sarana hobi. Biasanya mikrokontroler seperti ini dimuati Interpreter BASIC, dihubungkan ke bagian Dual Inline Pin bersama power regulator dan beberapa fasilitas lain. PICs sepertinya sangat populer untuk jenis ini, barangkali karena adanya perlindungan terhadap listrik statis. Diantara produk ini adalah:

1.       Paralacs, Inc.

o   BASIC Stamp. Nama besar di mikrokontroler BASIC, meskipun sebenarnya lamban dan harganya tidak sebanding.

o   SX-Key. Harga murahnya harus dibayar dengan kualitas yang buruk.

2.       PicAxe

Murah, tidak lebih dari sekedar PIC yang dimuati BASIC. Bagian programmernya ditancapi dengan 3 resitors. Penawaran BASIC menawarkan fungsionalitas yang besar dengan adanya fasilitas IF..GOTO secara terbatas.