Chapter II

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor di mana di dalamnya sudah

terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan perlatan internal lainnya yang sudah

terhubung dan terorganisasi dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam

satu chip yang siap pakai. Sehingga, dengan demikian kita tinggal memprogram isi

ROM sesuai dengan aturan oleh pabrik pembuatnya. Salah satu contoh

mikrokontroler yang banyak beredar di pasaran adalah mikrokontroler ATMega8535.

2.1.1 Arsitektur ATMega8535

Arsitektur mikrokontroler jenis AVR pertama kali dikembangkan pada tahun

1996 oleh dua orang mahasiswa Norwegian Institute of Texhnology yaitu Alf-Egil

Bogen dan Vegard Wollan.

Mikrokontroler AVR kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Atmel. Seri

pertama AVR yang dikeluarkan adalah mikrokontroler 8 bit AT90S8515, dengan

konfigurasi pin yang sama dengan mikrokontroler 8051, termasuk address dan data

bus yang termultipleksi.

Mikrokontroler AVR menggunakan teknologi RISC dimana set instruksinya

dikurangi dari segi ukurannya dan kompleksitas mode pengalamatannya. Pada awal

era industry komputer, bahasa pemrograman masih menggunakan kode mesin dan

Universitas Sumatera Utara

bahasa assembly. Untuk mempermudah dalam pemrograman para desainer komputer

kemudian mengembangkan bahasa pemrograman tingkat tinggi yang mudah

dipahami manusia. Namun akibatnya, instruksi yang ada semakin kompleks dan

membutuhkan lebih

Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang

dibuat oleh user. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum

menjalankan Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat deprogram

dari 128 word sampai 1024 word, tergantung setting pada konfigurasi bit di

register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application

Flash Section juga sudah aman.

Gambar 2.1.1.1 Program memori

Data Memory

Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMega8535. Terdapat

608 lokasi data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan I/O

Memory, sementara 512 lokasi address lainnya digunakan untuk internal data

http://syamsul123rizal.files.wordpress.com/2012/02/program-memory.jpg

SRAM. Register File terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register

terdiri dari 64 register.

Gambar 2.1.1.2 Peta Data Memory

EEPROM Data Memory

ATMega8535 memiliki EEPROM sebesar 512 byte untuk menyimpan data.

Lokasinya terpisah dengan sistem address register, data register, dan control

register yang dibuat khusus untuk EEPROM.

2.1.2 Fitur ATMega8535

Mikrokontroler Atmega8535 mempunyai fitur sebagai berikut:


Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.

ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3 buah timer/counter dengan kemampuan pembandingan.

CPU yang terdiri dari 32 buah register.

Watchdog timer dengan osilator internal.

SRAM sebesar 512 byte

Memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuan read while write.

Unit interupsi internal dan eksternal

Port antar muka SPI

EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat beroperasi.

Antar muka komparator analog.


2.1.2.1 Konfigurasi Pin ATMega8535

Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ATMega8535

Konfigurasi pin ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 2.1 di atas. Dari gambar

tersebut, dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai

berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2. GND merupakan pin ground.

3. Port A (PA.0 PA.7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat difungsikan sebagai

pin masukan ADC.


4. Port B (PB.0 PB.7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat juga digunakan

sebagai pin untuk timer/counter, komparator analog, dan SPI.

5. Port C (PC.0 PC.7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu

TWI, komparator analog, dan timer osilator.

6. Port D (PD.0 PD.7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan untuk clock eksternal.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC internal.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC


2.1.3 Bahasa Pemrograman BASCOM-AVR

Bahasa BASCOM-AVR menggunakan bahasa pemrograman BASIC. Bahasa

BASIC adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan bahasa pemrograman

berlevel tinggi. Bahasa pemrograman berlevel rendah berarti bahasa pemrograman

yang berorientasi pada mesin, misalnya bahasa assembly. Sedangkan bahasa

pemrograman berlevel tinggi merupakan bahasa pemrograman yang berorientasi pada

manusia. Bahasa pemrograman berlevel rendah merupakan bahasa pemrograman

dengan sandi yang hanya dimengerti oleh mesin, sehingga untuk memprogram dalam

bahasa ini diperlukan tingkat kecermatan yang tinggi. Bahasa pemrograman berlevel

tinggi relatif mudah digunakan, karena ditulis dengan bahasa manusia yang lebih

mudah dimengerti dan tidak tergantung pada mesin.

Penulisan program dalam bahasa BASCOM-AVR ini tidak mengenal aturan

penulisan di kolom tertentu. Jadi bisa dimulai dari kolom manapun. Namun demikian,

untuk mempermudah dalam pembacaan program dan untuk keperluan dokumentasi,

sebaiknya penulisan program dalam bahasa BASCOM-AVR ini diatur sedemikian

rupa sehingga mudah dibaca.

2.1.4. Tipe data

Tipe data merupakan bagian program yang penting karena tipe data mempengaruhi

setiap instruksi yang akan dilaksanakan komputer. Pemilihan tipe data yang tepat

akan membuat operasi data menjadi lebih efisien dan efektif.


No. Tipe Jangkauan

1 Bit 0 atau 1

2 Byte 0 255

3 Integer -32,768 - +32,767

4 Word 0 65535

5 Long -2147483648 - +214743647

6 Single 1.5x10-45 3.4x1038

7 Double 5.0x10-324 1.7x10308

8 String >254 byte

Tabel 2.1. Tipe-Tipe Data Dalam BASCOM-AVR

2.1.5 Variabel

Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu

nilai tertentu di dalam proses program. Berbeda dengan konstanta yang nilainya

selalu tetap, nilai dari suatu variabel bias berubah-ubah sesuai dengan kebutuhan.

Nama dari suatu variabel mempunyai ketentuan sebagi berikut:


Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus berupa

huruf.

Tidak boleh mengandung karakter spasi.

Tidak boleh mengandung symbol-simbol khusus, kecuali garis bawah

(underscore). Yang termasuk symbol khusus yang tidak boleh digunakan

adalah $ ? % # ! & * , ( ) - + = @ .

Panjang sebuah nama variabel hanya 32 karakter.

Untuk dapat menggunakan variabel, maka variabel tersebut harus

dideklarasikan terlebih dahulu pada program yang dibuat. Berikut ini merupakan cara

mendeklarasikan variabel pada BASCOM-AVR.

DIM Nama_variabel AS Nama_tipe

Contoh:

dim x as integer Deklarasi x bertipe integer

dim a as long Deklarasi a bertipe lon

2.1.6 Operasi-operasi dalam BASCOM-AVR

Bahasa pemrograman BASCOM-AVR ini dapat digunakan untuk

menggabungkan, membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah

pernyataan dengan menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOM-AVR.


Operator aritmatika

Operator ini adalah operator yang digunakan dalam perhitungan. Operator

aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).

Operator relasi

Operator ini berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat

digunakan untuk membuat keputusan yang sesuai dengan program yang kita

buat. Operator relasi meliputi:

Operator Relasi Pernyataan

= Sama dengan X = Y

Tidak sama dengan X Y

< Lebih kecil dari X < Y

> Lebih besar dari X > Y

= Y

Tabel 2.2. Tabel Operasi Relasi

Operator logika


Operator logika digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi

bit dan operasi Boolean. Dalam BASCOM-AVR ada 4 buah operator logika,

yaitu AND, OR, NOT, dan XOR.

Operator fungsi

Operator fungsi digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana.

2.2 Pernyataan Kondisional (IF-THEN END IF)

Pernyataan ini digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan terhadap dua

buah bahkan lebih kemungkinan untuk melakukan suatu blok pernyataan atau tidak.

Konstruksi penulisan pernyatan IF-THEN-ELSE-END IF pada bahasa BASIC ialah

sebagai berikut:

IF pernyataan kondisi 1 THEN

blok pernyataan 1 yang dikerjakan bila kondisi 1 terpenuhi





Setiap penggunaan pernyataan IF-THEN harus diakhiri dengan perintah END IF

sebagai akhir dari pernyatan kondisional.


2.3 BASCOM AVR

Bahasa BASIC untuk mikrokontroler produk AVR, yaitu BASCOM. Hingga

saat tulisan ini ditulis, MCS Electronics pemroduksi BASCOM hanya dikembangkan

untuk mikrokontroler produk ATMEL, yaitu 8051 dan AVR. AVR ATMEGA8

memiliki program memory (memori tempat menyimpan kode program) sebesar 8KB,

artinya adalah 50% dari total kapasitanya.

Sebuah HF Frequency Counter dengan tampilan LCD, dilengkapi dengan fitur

Autoranging Display, IF Shifted Display dan manipulasi EEPROM yang telah

saya buat hanya membutuhkan 40% dari total program memory ATMEGA8

atau hanya 3.2KB.

Sebuah FLL (Frequency Locked Loop), yang didalamnya berisi Frequency

Counter, Autoranging Display, IF Shifted display, EEPROM Manipulation

dan Locking Mechanism dengan PWM hanya membutuhkan 48% dari total

program memory ATMEGA8 atau hanya 3.84KB. ketiga contoh projects

diatas bisa memberikan gambaran bahwa 4KB di dalam pemrograman

mikrokontroler adalah sangatsangat berarti.

2.4 SETTING ENVIRONTMENT BASCOM

prosedur ini memastikan bahwa environtment dari kompiler BASCOM sesuai

dengan mikrokontroler yang sedang kita buat firmwarenya. Setting ini hanya


melekat kepada satu file firmware saja, jadi setiap membuat file firmware harus

dilakkan prosedur ini. Berikut langkah utamanya.


Ilustrasi Grafis Ilustrasi Deskriptif

1. Langkah pertama, buka aplikasi

BASCOM.

2. Buat file firmware yang baru, beri

nama sesuai dengan keinginan

anda (baca prosedur pembuatan

firmware di bawah).

3. Pada Menu Bar (Atas), click

Option >> Compiler >> Chip

4. Pada dialog box Option, pada

menu bar click Chip >> Chip:

sesuai dengan mikrokontroler

yang sedang dikerjakan, contoh

disini adalah ATMEGA8, maka

pilih m8def.dat

5. Simpan file tersebut Sebenarnya

kenapa kita harus melakukan

setting dasar ini?

Tabel 2.4 SETTING ENVIRONTMENT BASCOM


2.5 MEMBUAT FIRMWARE BARU


1. Buka BASCOM

2. Pada Menu Bar (Atas),

click File >> New

1. Pada dialog box Save

As, beri nama file

firmware, untuk

menyimpan 1 project/

firmware dalam 1

direktori berbeda,

karena setelah

dikompile nanti akan

muncul filefile

tambahan Lainnya,

sehingga lebih mudah

2. mengorganisasikannya

3. Click Save

4. Pada Menu Bar (Atas),

click Option >>

Compiler >> Chip



6. Pada dialog box Option,

pada menu bar click Chip

>> Chip: sesuai dengan

mikrokontroler yang

sedang dikerjakan, contoh

disini adalah ATMEGA8,

maka pilih m8def.dat

7. Simpan kembali file

tersebut

8.Sekarangfile firmware

danenvironment

BASCOM telah sesuai

dengan ATMEGA8535


Tabel 2.5 MEMBUAT FIRMWARE BARU

2.6 MENULIS FIRMWARE

Gaya cara menulis sebuah program atau firmware sangat bervariasi dan unik untuk

masingmasing individu, namun sekali lagi saya akan sampaikan disini kebiasaan

saya menuliskan, silakan memilih sendiri gaya penulisan yang sesuai.

--------------------------------------------------------

1. Judul Project, deskripsi dan sebagainya

--------------------------------------------------------

2. Environtment untuk kompiler (compiler directives)

--------------------------------------------------------

3. Setup-setup PORT IO, dll

--------------------------------------------------------

4. Deklarasi Variables

--------------------------------------------------------

5. Program Loop Utama

--------------------------------------------------------

6. Kumpulan Function/ Subroutine


--------------------------------------------------------

Berikut contoh gaya penulisan project Digital Voltmeter using AVR yang telah

saya buat untuk ATMEGA16 dengan external Crystal sebesar 8MHz, sekali lagi

gaya penulisan tergantung dengan masingmasing orang, silakan menyesuaikan.

'----------------------------------------------------------------------------

'1. Project title and Description

' Project: Digital Voltmeter

' Designed by Cholis Safrudin YD1CHS

' -----------------------------------

' Using ADC to sense the voltage variation from the divider circuit

' Displaying into LCD

'----------------------------------------------------------------------------

'2. Compiler Directives

'----------------------------------------------------------------------------

$regfile = "m16def.dat" 'Atmega-16

$crystal = 8000000 'Xtal 8MHz

'3. Setup Port IO dan Hardware


'----------------------------------------------------------------------------

Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portc.4 , Db5 = Portc.5 , _

Db6 = Portc.6 , Db7 = Portc.7 , E = Portc.2 , Rs = Portc.0 '4 bits mode, Port-C

Config Lcd = 16 * 2 '16x4 Characters LCD

Cls 'Clear Screen

Cursor Off 'Cursor is Off

Waitms 500 'Wait for 500ms

Config Adc = Single , Prescaler = Auto 'ADC Configuration

Start Adc 'Start ADC, not necessary since

'it started automatically

'4. Variable Declaration

'----------------------------------------------------------------------------

Dim Bat_pow As Word 'Variable to Store Battery Power

'Word = 6 Bytes, value from 0 to

65535

Dim Bat_fact As Single 'Variable to Store Correction

Factor


'Single = 3 Bytes, value from 1.5

x 10^45 to 3.4 x 10^38

Dim Bat_volt As Single 'Variable to Store Battery Voltage

'Single = 3 Bytes, value from 1.5

x 10^45 to 3.4 x 10^38

Bat_fact = 12 / 508 'Set Battery Scale

'5. Print Welcome Messages & Wait until VCO is Steady state

'----------------------------------------------------------------------------

Lcd "AVRLCD Voltmeter" 'Print 1st Message

Waitms 100 'wait

Lowerline 'go to line 2

Lcd "by Cholis YD1CHS" 'Print 2nd Message

Waitms 2000 'wait for 2000ms

Cls 'Clear Screen

'6. Main Program Loop - Battery's Power Testing dan Display Into LCD

'----------------------------------------------------------------------------

' Battery is 12V, using external resistors as scaler 18K//4.7K


' Battery is 12V, Vmax = (4.7K // 18K)*12 = 2.484581

' 5V input is indicates by 1024, so that 2.484581 is indicates by 508

' So that, 1 = 12/508 = This is a correction factor

Do

Bat_pow = Getadc(0) 'Get Batt Power at ADC0

Bat_volt = Bat_pow * Bat_fact 'Get a riil voltage value

If Bat_pow < 430 Then 'Battery is low, warn to user

Lcd "Batt. Power: BAD" 'Print "Batt. Power: BAD"


Lcd Fusing(bat_volt , "##.##") ; " Volts" 'Print Battery Voltage Value

Waitms 1000 'wait

Else 'Battery is Good

Lcd "Batt. Power: OK" 'Print "Batt. Power: OK"


Lcd Fusing(bat_volt , "##.##") ; " Volts" 'Print Battery Voltage Value

Waitms 1000 'wait

End If


Cls 'Clear Screen

Loop 'Repeated again

End 'end program

2.7 MENGKOMPILE FIRMWARE

Mengubah firmware dari bahasa tingkat tinggi, melingkingkan dengan berbagai

hal, kemudian merubahnya kebahasa mesin, sehingga siap untukdidownload ke Up.

Berikut ilustrasi menarik, hirarki dari tingkatantingkatan bahasa pemrograman.

Gambar 2.7 hirarki dari tingkatantingkatan bahasa pemrograman.

Menempati puncak piramida atau yang biasa disebut dengan bahasa tingkat

tinggi (maksudnya bahasa yang paling dekat dengan bahasa manusia). Makin ke

bawah posisinya di dalam piramida ini, maka bahasa tersebut makin sulit dimengerti


oleh manusia. Makanya di satu tingkat sebelum dasar piramida biasa disebut dengan

bahasa mesin (paling dasar sendiri adalah hardware, dalam hal ini misalnya adalah

mikrokontroler AVR, PIC, dll). kembali ke tangga tertinggi, yaitu bahasa tingkat

tinggi, ilustrasi tersebut mencontohkan beberapa diantaranya: Fortran, C, Pascal

BASIC nggak disebut karena terlalu mudah.bahasa tingkat tinggi akan diwakili oleh

file dengan ekstensi *.bas (bas singkatan dari BASIC). Pada saat BASCOM

melakukan Compile, maka akan diproduksi beberapa file langsung yang mewakili

masingmasing tingkatan bahasa di atas. File dengan ekstensi *.asm (asm singkatan

dari Assembler) adalah mewakili tingkatan Assembly Language. Dan satu lagi file

dengan ekstensi *.hex ( hex singkatan hexadecimal sebab isinya file ini hanyalah

kodekode hexadecimal dan hanya dikenali oleh mesin atau mikrokontroler saja) yang

mewakili tingkatan Machine Language. Beberapa file lainnya yang diproduksi oleh

BASCOM adalah filefile selama proses linking dan sebagainya, namun kita paling

banyak akan berkepentingan hanya pada dua macam file saja

*.bas dan *.hex. Dengan satu kalimat perjalanan firmware tersebut adalah

*.bas *.asm

*.hex, proses ini yang disebut compiling.


Documents

Chapter II