Antarmuka I/O Dasar @2011,Eko Didik Widianto … I/O Dasar @2011,Eko Didik Widianto Antarmuka I/O Secara Langsung Bahasan Kuliah I Koneksi peripheral I/O sederhana ke mikrokontroler

Antarmuka I/ODasar

@2011,Eko DidikWidianto

Antarmuka I/OSecara Langsung

Antarmuka I/O DasarTKC210 - Teknik Interface dan Peripheral

Eko Didik Widianto

Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

Antarmuka I/ODasar



Bahasan Kuliah

I Koneksi peripheral I/O sederhana ke mikrokontrolersecara langsung (direct I/O) dan terprogram(memory-mapped I/O)

I Direct I/O: pin-pin I/O prosesor secara langsungdihubungkan ke peripheral, misalnya saklar, LED, dll

I Memory-mapped I/O (program-controlled I/O):peripheral I/O dipetakan ke dalam alamat memori,sehingga komunikasi prosesor dengan peripheralseperti prosesor berkomunikasi dengan memori

I Teknik-teknik I/OI Analisis pewaktuan dan pembebanan

Antarmuka I/ODasar



Kompetensi Dasar

I Mahasiswa mampu menjelaskan perbedaan operasidirect I/O dan program-controlled I/O dengan tepat

I Mahasiswa mampu mengaplikasikan teknikantarmuka secara direct I/O dan program-controlledI/O dengan tepat

I Mahasiswa mampu menganalisis pewaktuan danpembebanan dalam interkoneksi prosesor danperipheral I/O

Antarmuka I/ODasar



Referensi

1. Ken Arnold, “Embedded Controller HardwareDesign”, Bab 8, 2004

2. Microcontroller Interfacing. http://cq.cx/interface.pl3. Switch Debouncing.

http://www.labbookpages.co.uk/electronics/debounce.html

Antarmuka I/ODasar



Bahasan

Antarmuka I/O Secara LangsungPort I/O untuk Keluarga 8051Peripheral I/O SederhanaDekoding Alamat I/O (Memory-Mapped)

Antarmuka I/ODasar


Antarmuka I/OSecara LangsungPort I/O untuk Keluarga8051

Peripheral I/O Sederhana

Dekoding Alamat I/O(Memory-Mapped)

Direct I/O

I Pin I/O prosesor dihubungkan langsung denganperipheral, misalnya saklar, tombol, LED, sensor

I Kadang perlu untuk mengkonversikan level tegangandan arus prosesor agar sesuai dengan peripheral

I Perlu menerjemahkan spesifikasi dan batasankemampuan rangkaian

I Misalnya spesifikasi DC dibandingkan dengankebutuhan untuk mendrive rangkaian LED sederhana

I Misalnya bounce (koneksi open dan close beberapakali dalam milidetik) yang terjadi untuk masukantombol mekanik perlu debouncer. Debouncer bisadiimplementasikan secara software maupunhardware

Antarmuka I/ODasar





Port I/O 8051

I Port I/O 8051 dipetakan ke alamat SFR (Special FunctionRegister)

I Lokasi memori data internal di 80h - FFhI Dapat memberikan arus 10-100 uAI Bersifat bit-addressable

I Misalnya Port 1 (P1) dipetakan ke alamat 90h.P1 juga ada di lokasi bit addressable di lokasi90h - 97h (P1.0 di alamat 90h, P1.7 ada dialamat 97h)

Antarmuka I/ODasar





Reset dan Set Port I/O

I Perintah mereset port-port I/O mikrokontroler ke nilai0 dan mengeset ke nilai 1 dapat dilakukan untuksemua jalur dalam port tersebut atau setiap jalur/pin

I Contoh untuk port P1 dengan alamat 90h:I MOV 90h, #0 ; Reset semua jalur P1I MOV P1, #0 ; P1 adalah nama simbol untuk port 1I CLR 97h ; Clear jalur di alamat 97h (P1.7)I CLR P1.7 ; Menggunakan simbolI MOV 90h,

#FFh

; Set semua jalur P1 dengan 1

I MOV P1,

#0ffh

; P1 adalah nama simbol untuk port 1

I SETB 97h ; Set jalur di alamat 97h (P1.7)I SETB P1.7 ; Menggunakan simbolI JB P1.0,addr ; Jump ke <addr> jika bit P1.0 set

Antarmuka I/ODasar





Transfer Data di Port I/O

I Contoh:I MOV 90h,A ; Data dari akumulator dikirimkan ke

port 1I MOV P1,A ; Menggunakan nama simbolI MOV A,P1 ; ACC <= Port 1I MOV C,P1.1 ; C <= P1.1

Antarmuka I/ODasar





Rangkaian Port I/O

I Operasi: masukan (I),keluaran (O) ataumasukan/keluaran (I/O)

I Input: NMOSFETdimatikan denganmenulis 1

I Pull-up secarainternal

Antarmuka I/ODasar





Pin I/O Dua Arah

I Pull-up sebagai currentsource

I Sekitar 50uA kebeban eksternal

I Arus sink lebih besar,beberapa mA

Antarmuka I/ODasar





Batasan Arus Keluaran

I LED butuh 10mA agarterang

I Tegangan di kaki LED1.5 - 2 volt

I Arus source? 50uAI Arus output low: 15 mA

(max), absolute max

I Jika lebih akanmerusak chip

I Arus total sink untuk 8port: 26 mA

I Jika semua LOW,maka tiap port sekitar3 mA

I Arus yang mengalir di LEDadalah 5−2

330 ≈ 9mA

Antarmuka I/ODasar





Supply Lebih Banyak Arus

I LED butuh 10-20mA agarterang penuh

I Tegangan di kaki LED 1.5 -2 volt

I Arus source= 50uAI Arus yang mengalir di LED

adalah 50u × β

I β merupakan gaintransistor NPN

I Kebutuhan arusbesar: transistorDarlington

Antarmuka I/ODasar





Driver Luaran PNP

I Arus sink lebih besardaripada source

I Untuk arus sink low 1.6mAdan gain transistor 50,arus LED 80mA

Antarmuka I/ODasar





Saklar

I Mikrokontroler sudah mempunyairesistor pullup

I Nilai masukan 1 saat saklarterbuka

I Nilai masukan 0 saat saklartertutup

I Problem: bouncing, osilasi antara1 dan 0

I Berhenti setelah beberapamdetik

I Perlu debouncer

I Mengabaikan transisi 1dan 0 untuk beberapawaktu

Antarmuka I/ODasar





Debouncer

I Tipe:

I RangkaianI IC

I MAX6816,MC14490

I Digital swictch (PLD)I Software

I

http://www.labbookpages.co.uk/electronics/debounce.html

I Menggunakan inverter

Antarmuka I/ODasar





Operasi Debouncer

Antarmuka I/ODasar





Saklar Terisolasi dengan Opto-isolator

I Pertimbangan safetyI menggunakan

phototransistor

I MCT62: dualphototransistor

I Vin=0, maka masukanmikro HIGH

I Arus sink: 500uA

I Vin maksimum: 61.5Volt =1.5V + 60mA. 1k

I Vin minimum:1+1.5V=2.5V,sehingga arus yangmengalir 1/1k=1mAbisa membuat LEDaktif

Antarmuka I/ODasar





Keyboard Matriks

I Termultipleks: 4 row,4 column

I Menghemat pin:

I menggunakan4-ke-2 enkoder:column

I menggunakan2-ke-4decoder: row

I 64 kunci?

I 8-ke-3 enkoderdan 3-ke-8dekoder

I IC keypad:74HC922

I Dapatdipetakan dimemorieksternal

I Atau alamat I/O

Antarmuka I/ODasar





Tampilan Matriks

I Termultipleks: scanned/refreshed secara kolum danbaris

Antarmuka I/ODasar





Memory-mapped I/OPartial Address Decoding

I Pengalamatan memory-mapped I/O untuk switchdan LED

Antarmuka I/ODasar





Peta Alamat I/O

Antarmuka I/O Dasar @2011,Eko Didik Widianto … I/O Dasar @2011,Eko Didik Widianto Antarmuka I/O Secara Langsung Bahasan Kuliah I Koneksi peripheral I/O sederhana ke mikrokontroler

Documents