MIKROKONTROLER AVR

Mikrokontroler ATmega8535 merupakan salah satu anggota keluarga mikrokontroler AVR yang arsitekturnya menjadi andalan Atmel. Arsitektur ini dirancang memiliki berbagai kelebihan dan merupakan penyempurnaan dari arsitektur mikrokontroler-mikrokontroler yang sudah ada. Berbagai seri mikrokontroler AVR telah diproduksi oleh Atmel dan digunakan di dunia sebagai mikrokontroler yang bersifat low cost dan high performance. Di Indonesia, mikrokontroler AVR banyak dipakai karena fiturnya yang cukup lengkap, mudah untuk didapatkan, dan harganya yang relatif terjangkau.

Antar seri mikrokontroler AVR memiliki beragam tipe dan fasilitas, namun kesemuanya memiliki arsitektur yang sama, dan juga set instruksi yang relatif tidak berbeda. Tabel 2.1 membandingkan beberapa seri mikrokontroler AVR buatan Atmel.

Tabel 2.1 Varian Mikrokontroler AVR

Keterangan:

·         Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil buatan manusia 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

·         USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) 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

Fitur Mikrokontroler ATmega8535

Dalam mata kuliah ini dipilih ATmega8535 sebagai perwakilan dari mikrokontroler AVR, dengan harapan tidak akan menemui kesulitan ketika menggunakan mikrokontroler AVR yang lain dengan fitur yang berbeda. Fitur mikrokontroler ATmega8535 mencakup:

                        Mikrokontroler 8-bit dengan performansi tinggi dan disipasi daya rendah.

                        • Arsitektur RISC lanjut:

                        • 130 set instruksi, hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock

                        • 32 x 8 general purrpose working register

                        • Kecepatan mengakses data sampai 16 MIPS dengan kristal 16 MHz

                        • Memori:

                        • Flash memory 8kbyte dengan batas tulis/hapus 10.000 kali

                        • 512 Byte EEPROM, yang dapat ditulis/dihapus sebanyak 100.000 kali

                        • 512 Byte SRAM internal

                        • 2 Timer/Counter 8-bit dan 1 Timer/Counter 16 bit yang dapat digunakan untuk Timer, Counter, dan PWM 4 kanal

                        • ADC 10-bit, 8 kanal

                        • Komunikasi Serial 2 kabel (Two Wire Serial Interface)

                        • USART

                        • Master/Slave SPI Serial Interface

                        • Watchdog Timer yang dapat diprogram

                        • Komparator Analog

                        • Interrupt Internal dan Eksternal

                        • Enam sleep mode: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby dan Extended Stanby

Arsitektur Mikrokontroler AVR

ATmega8535 merupakan mikrokontroler yang arsitekturnya berbasis register, dimana baik kedua operand dalam sebuah operasi disimpan dalam register dalam CPU. Ini artinya, sebelum sebuah operasi dijalankan, computer mengambil semua data yang diperlukan ke dalam CPU. Hasil sebuah operasi juga tersimpan dalam register. Selama eksekusi program, CPU berinteraksi dengan register serta meminimalkan akses memori yang lebih lambat.

Selain arsitektur yang berbasis register, mikokontroler ATmega8535 juga berbasis set instruksi yaitu RISC (Reduced Instruction Set Computer). Prosesor RISC mempunyai operasi yang simpel dan efisien untuk mengefisienkan operasi program. Mikrokontroler ATmega8535 dilengkapi dengan 131 instruksi bertipe RISC yang hampir semuanya dapat dieksekusi dalam satu siklus clock. ATmega8535 juga dilengkapi dengan rangkaian tambahan untuk memungkinkan jalannya operasi perkalian dalam dua siklus clock.

Gambar 2.1 Blok Diagram Internal Mikrokontroler AVR

ATmega8535 dilengkapi dengan 32 register 8-bit general purpose yang dikopel pada ALU di dalam CPU. Prosesor ATmega8535 juga didesain sesuai dengan arsitektur Harvard, dimana terdapat memori dan bus yang terpisah untuk program dan data. Penggabungan arsitektur Harvard dan RISC memungkinkan eksekusi program yang cepat dan efisien serta memungkinkan menjalankan sebuah instruksi bahasa assembly dilakukan dalam satu siklus clock. Sebagai gambaran, ATmega8535 dapat mengeksekusi 12 juta instruksi setiap detik pada kecepatan clock 12 MHz.

Blok diagram internal mikrokontroler AVR dapat dilihat dalam Gambar 2.1. Seperti yang terlihat dalam Gambar 2.1, ATmega8535 mempunyai koneksi untuk catu daya (VCC, GND, AVCC, dan AREF, AGND), kristal untuk sumber clock (XTAL1 dan XTAL2), reset prosesor (RESET aktif LOW), 4 buah port 8-bit (PA0-PA7, PC0-PC7, PB0-PB7, dan PD0-PD7), yang digunakan untuk berinteraksi dengan rangkaian di luar mikrokontroler. Port I/O ini dapat digunakan untuk input/output digital atau digunakan untuk fungsi alternatifnya. Port-port ini dihubungkan dengan CPU ATmega8535 dan subsistem internal melalui bus data internal. ATmega8535 juga mempunyai subsistem timer, ADC, interrupt, memori dan komunikasi.