Microprocessor dan Mikrokontroller

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 sendirisendiri. 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?