4. Port Input/Output Mikrokontroler MCS-51

Transkripsi

1 4. Port Input/Output Mikrokontroler MCS-51 Mikrokontroler MCS-51 memiliki 2 jenis port input/output, yaitu port I/O parallel dan port I/O serial. Port I/O parallel sebanyak 4 buah dengan nama P0,P1,P2 dan P3. Masing-masing port ini bersifat bidirectional (duaarah), memiliki latch (dengan ini maka data output akan tetap berada pada statusnya hingga ada pengiriman data baru), memiliki buffer output sehingga setiap pin-nya dapat dibebani dengan 4 buah gerbang IC TTL standar (kecuali Port 0 sebanyak 8) dan memiliki buffer input. Port serialnya bersifat full-duplex (dalam satu saat bisa menerima sekaligus mengirim data), bisa digunakan untuk shift register, atau Universal Aynchronous Receiver and Transmitter (UART) dengan data terkirim sepanjang 8 atau 9 bit Port I/O Parallel Fungsi Port Port I/O parallel P0,P1,P2 dan P3 memiliki fungsi khusus terutama jika digunakan untuk mengakses peralatan di luar chip mikrokontroler. Fungsi khusus tersebut adalah : P0 dan P2 : Port 0 memiliki address 80h sedangkan Port 2 addressnya 0A0h. Port-port ini digunakan untuk mengakses eksternal memori. Address eksternal memori yang digunakan bisa selebar 8 bit atau 16 bit. Pada akses address 8 bit, maka dipergunakan Port 0 sebagai bus address yang dimultipleks-waktu dengan data bus. Untuk akses address 16 Mikrokontroler MCS51 29

2 bit dibutuhkan dua buah port 8 bit, yaitu Port 0 dan Port 2. Port 0 berfungsi untuk mengeluarkan data byte rendah address eksternal memori, yang dimultipleks-waktu dengan byte data yang sedang dibaca atau ditulis. Port 2 digunakan untuk mengeluarkan data byte tinggi address eksternal memori. Untuk eksekusi instruksi yang memerlukan address eksternal memori selebar 8 bit, maka yang berfungsi hanyalah Port 0, sedangkan Port 2 mengerluarkan data sebagaimana terletak pada register P2 pada special function register (SFR). Proses multiplexing data dengan address pada Port ) membutuhkan sebuah chip latch eksternal dan sebuah tri-state bidirectional buffer yang diakses melalui sinyal kendali ALE dan - RD serta -WR. Pada saat akses address 16 bit, isi register P0 berubah menjadi 0FFh, sedangkan isi register P2 adalah tetap seperti semula. Contoh akses address memori eksternal 16 bit adalah melalui instruksi MOVX A,@DPTR. Pada instruksi ini address 16 bit untuk eksternal memori dipegang oleh register DPTR. Pada instuksi tersebut data yang ada pada memori eksternal dengan address sebagaimana nilai DPTR dipindahkan/disalin ke register Accumulator. Akses eksternal memori melalui address 8 bit misalnya pada instruksi MOVX A,@R0. Pada instruksi ini address 8 bit untuk eksternal memori dipegang oleh register R0.. Pada instuksi tersebut data yang ada pada memori eksternal dengan address sebagaimana nilai R0 dipindahkan/disalin ke register Accumulator. Mikrokontroler MCS51 30

3 P3 : Port ini memiliki address 0B0h dimana tiap pin nya memiliki fungsi khusus sebagai berikut: Tabel 4.1. Fungsi alternatif pin-pin Port 3 Simbol Posisi Nama dan arti -RD P3.7 external data memory read strobe -WR P3.6 external data memory write strobe T1 P3.5 timer/counter 1 external input T0 P3.4 timer/counter 0 external input -INT1 P3.3 external interrupt 1 -INT0 P3.2 external interrupt 0 TXD P3.1 serial data output port RXD P3.0 serial data input port Fungsi-fungsi alternatif di atas hanya bisa berfungsi jika bit-bit yang bersangkutan pada register P3 diberi status '1'. P1 : Port ini memiliki address 090h, dan biasanya digunakan untuk penggunaan paralel port secara umum. Khusus pada seri 8052 ada pin yang memiliki fungsi khusus yaitu : Tabel 4.2. Fungsi alternatif pin-pin Port 1 Simbol Posisi Nama dan arti T2EX P1.1 Timer/counter 2 capture/reload trigger T2 P1.0 Timer/counter 2 eksternal input Mikrokontroler MCS51 31

4 Port 3. Pin dengan fungsi khusus ini memiliki karakteristik yang sama dengan 4.2. Pembacaan dan Penulisan Port Paralel Dengan melihat konstruksi port paralel yang kesemuanya memiliki latch, maka ada dualisme proses pembacaan port, antara pembacaan latch dengan pembacaan pin. Ada beberapa instruksi yang melakukan pembacaan latch, dan sebagian lain melakukan pembacaan pin. Instruksi yang membaca latch adalah instruksi yang fungsinya membaca suatu nilai, mungkin mengubahnya dan kemudian menuliskannya kembali. Sedangkan instruksi yang hanya melakukan pembacaan suatu nilai saja, maka pembacaanya adalah pembacaan pin. Contoh instruksi yang membaca latch adalah : ANL (logical AND), ORL (logical OR), XRL (logical XOR), JBC (jump if bit = 1 and clear bit), CPL (compelement bit), INC (increment), DEC (decrement), DJNZ (decrement and jump if not zero), MOV (move), CLR (clear), SETB (set bit). Mikrokontroler MCS51 32

5 Penulisan ke port paralel dapat dilakukan dengan cara menuliskan ke register port yang bersangkutan, baik secara bit maupun byte. Yang perlu diperhatikan ialah fungsi Port 0 dan Port 2 yang digunakan untuk akses memori eksternal. Data yang ditulis pada Port 0 akan berubah menjadi 0FFh jika terjadi akses ke memori eksternal. Data pada Port 2 akan berubah menjadi data address byte tertinggi pada saat akses ke memori eksternal, dan kembali pada isinya yang semula setelah proses akses tersebut selesai. Penulisan ke Port 3 menentukan aktif tidaknya pin-pin dengan fungsi khusus sebagaimana pada tabel 4.1. Penulisan '1' pada suatu bit mengaktifkan fungsi alternatif pada pin pada bit tersebut Port I/O Serial Port I/O serial yang dimiliki oleh MCS-51 memiliki karakteristik full duplex (dapat menerima sekaligus mengirimkan data secara simultan), dan receive-buffered (dapat memulai penerimaan data yang kedua sebelum data yang pertama dibaca dari register pembacaan). Port serial dapat bekerja dalam 4 mode : Mode 0 : Pada mode ini data serial diterima dan dikirim lewat pin RXD, sedangkan pin TXD berfungsi untuk mengirimkan shift clock. Data yang diterima dan dikirim adalah selebar 8 bit dengan bit terendah dikirimkan/diterima pertama kali. Kecepatan pengiriman (baud rate) adalah tetap sebesar 1/12 frekuensi osilator. Mikrokontroler MCS51 33

6 Mode 1 : Pada mode ini data 8 bit dikirim/diterima dengan 2 bit tambahan, dengan urutan : start bit (logika 0), 8 bit data (dengan bit terendah di depan), 1 stop bit (logika 1). Pada saat penerimaan, stop bit masuk pada bit RB8 pada register SCON (salah satu special function register). Baud rate pada mode ini adalah variabel. Mode 2 : Pada mode ini data 8 bit dikirim/diterima dengan 3 bit tambahan dengan urutan : start bit (logika 0), 8 bit data (dengan bit terendah di depan), 1 bit tambahan yang dapat diprogram, 1 stop bit (logika 1). Pada saat pengiriman, bit yang dapat diprogram adalah bit yang terdapat pada bit TB8 pada register SCON. Pada saat penerimaan, bit yang dapat diprogram masuk pada bit RB8 pada register SCON (salah satu special function register). Baud rate pada mode ini adalah 1/32 atau 1/64 frekuensi osilator. Mode 3 : Pada mode ini data 8 bit dikirim/diterima dengan 3 bit tambahan dengan urutan : start bit (logika 0), Mikrokontroler MCS51 34

7 8 bit data (dengan bit terendah di depan), 1 bit tambahan yang dapat diprogram, 1 stop bit (logika 1). Mode ini persis sama dengan mode 2 kecuali baud rate-nya yang variabel Pembacaan dan Penulisan Port Serial Pengiriman data pada port serial dapat dilakukan dengan cara menuliskan data tersebut ke register SBUF (salah satu special function register - SFR). Penerimaan data serial adalah melalui pembacaan register SBUF Pengaturan Baud Rate Baud rate adalah kecepatan transmisi data serial, berupa banyaknya transisi logika pada saluran data serial tiap detik. Semakin besar nilai baud rate, maka semakin cepat proses pengiriman/ penerimaan data serial. Pada mode 0, baud rate adalah tetap sebesar 1/12 frekuensi osilator. Bit SMOD pada register PCON menentukan baud rate pada Mode 2. Untuk SMOD=1 baud rate adalah 1/32 frekuensi osilator, dan jika SMOD = 0 maka baud rate adalah 1/64 frekuensi osilator. Baud rate untuk mode 1 dan 3 ditentukan oleh kecepatan overflow pada Timer 1 atau Timer 2 (satu timer untuk pengiriman dan satu lagi untuk penerimaan). Dengan demikian dimungkinkan penerimaan dan pengiriman data dengan kecepatan yang berbeda. Namun perlu diingat bahwa fasilitas ini hanya dipunyai oleh type 8052 karena tipe 8051 tidak memiliki Timer 2. Baud rate untuk mode 1 dan 3 ditentukan oleh persamaan : Mikrokontroler MCS51 35

8 Baud rate = 2 SMOD x (Timer 1 overflow rate) 32 Konfigurasi timer 1 yang diperlukan untuk menjalankan fungsi di atas adalah : timer dijalankan pada operasi "timer" atau "counter", dengan mode 1,2 atau 3 timer 1 interrupt dibuat tidak bekerja (disabled) Kombinasi baud rate yang mungkin adalah sebagaimana pada tabel berikut : Tabel 4.3. Kombinasi Pemilihan Baud Rate Baud f OSC SMOD Timer1 Rate C/-T Mode Reload Mode 0 Max : 1 Mhz 12 MHz X X X X Mode 2 Max : 375K 12 MHz 1 X X X Mode 1,3 : 62,5K 12 MHz FFh 19,2k MHz FDh 9,6k MHz FDh 4,8k MHz FAh 2,4k MHz F4h 1,2k MHz E8h 137,5k MHz Dh 110k 6 MHz h 110k 12 MHz FEEBh Mikrokontroler MCS51 36

9 Konfigurasi Timer 2 yang berfungsi sebagai baud rate generator adalah : bit TCLK dan/atau RCLK pada register T2CON diset. Jika RCLK=1 maka serial port menggunakan pulsa Timer 2 overflow untuk baud rate penerimaan data. Sebaliknya jika RCLK=0 maka serial port menggunakan pulsa Timer 1 overflow. Jika TCLK=1 maka serial port menggunakan pulsa Timer 2 overflow untuk baud rate pengiriman data. Sebaliknya jika TCLK=0 maka serial port menggunakan pulsa Timer 1 overflow. Mode untuk baud rate generator seperti pada mode auto-reload, yaitu adanya overflow pada register timer TH2 menyebabkan dimuatnya kembali data 16-bit yang ada register RCAP2H dan RCAP2L ke TH2 dan TL2. Baud rate yang dihasilkan mengikuti persamaan Baud Rate = 16 1 x (Timer 2 overflow rate) Timer 2 interrupt tidak perlu dinon-aktifkan 4.6. Komunikasi dengan banyak prosessor Serial Port yang dimiliki oleh mikrokontroler MCS-51 memungkinkan dijalankannya komunikasi dengan dengan lebih dari dua mikrokontroler pada jalur kabel komunikasi yang sama (multiprocessor communication). Fasilitas yang unik ini dimungkinkan oleh adanya bit ke-9 pada komunikasi serial port dengan mode 2 dan 3 yang dapat diprogram lewat bit TB8 (bit yang terkirim) atau RB8(bit yang diterima) pada register Mikrokontroler MCS51 37

10 SCON. Mikrokontroler MCS-51 dapat dikonfigurasikan agar mengaktifkan sinyal interupsi jika bit ke-9 ini (bit RB8) adalah '1'. Hal ini diperoleh dengan cara memberikan nilai '1' pada bit SM2 di register SCON. Cara kerja komunikasi dengan banyak prosesor ini adalah sebagai berikut : Sebuah mikrokontroler pusat dapat mengirimkan data atau address ke mikrokontroler-mikrokontroler lainnya pada jalur data serial port. Untuk membedakan antara data dengan address, maka pada bit ke-9 ditentukan '0' untuk data dan '1' untuk address. Andaikan ada 5 buah mikrokontroler dengan address masing-masing 1,2,3,4 dan 5. Mikrokontroler pusatnya adalah yang ber-address 1. Jika mikrokontroler pusat ingin berkomunikasi dengan mikrokontroler lain, dia cukup mengawalinya dengan mengirimkan 8 bit address mikrokontroler yang ingin dihubungi dan bit ke-9 di set '1'. Dengan adanya bit ke-9 yang berharga '1' dan karena SM2 pada masing-masing register SCON-nya diset '1', maka pada semua mikrokontroler bawahan akan terbangkit sinyal interrupt. Program pelayanan interrupt dibuat sedemikian rupa untuk mengecek data address yang masuk apakah menunjuk pada mikrokontroler yang bersangkutan. Jika demikian maka mikrokontroler tersebut diaktifkan oleh mikrokontroler pusat, selanjutnya menunggu pengiriman data selanjutnya dan menjalankan proses sesuai dengan perintah dari Mikrokontroler MCS51 38

11 mikrokontroler pusat. Jika addressnya bukan menunjuk mikrokontroler yang bersangkutan, maka pengiriman data selanjutnya diabaikan dan program pelayanan interrupt selesai. Mikrokontroler MCS51 39