BAB 1. Pendahuluan. diprogram secara digital ditemukan seperti IC sederhana seperti General Array

Transkripsi

1 BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Perkembangan dunia dalam segala aspek kehidupan makin hari semakin cepat apalagi belakangan ini sangat pesat sekali perkembangnya, terutama perkembangan pada dunia elektronik dan teknologi di bidang mikrokontroler sehingga menyebabkan perkembangan pesat pada aplikasi dan pemanfaatannya. Begitu juga pada dunia mikrokomputer, berbagai komponen yang dapat diprogram secara digital ditemukan seperti IC sederhana seperti General Array Logic (GAL) hingga board terpadu dengan mikroprosesor yang dapat diprogram dengan menggunakan bahasa VHSIC Hardware Description Language (VHDL) yang antara lain seperti Field Programmable Gate Array (FPGA) yang telah berkembang dan dipelajari secara luas. Kini setelah diciptakannya FPGA, dunia mikrokontroler semakin berkembang pesat. Sekarang hanya dengan sebuah perangkat saja dapat dirancang berbagai kreasi-kreasi dalam dunia digital. Oleh karena itu berbagai macam kreasi dengan FPGA akan diangkat menjadi topik yang akan dibahas kali ini. FPGA mempunyai banyak kelebihan dibanding jenis jenis Programmable Logic Device (PLD). Kelebihan tersebut adalah mengenai jenis 1

2 dan jumlah gerbang yang berkisar ribuan hingga ratusan ribu. Kecepatan yang sangat tinggi, dan dapat diprogram berkali kali. Rangkain FPGA dirancang dan disimulasikan di Personal Computer (PC) dengan bantuan Software. Perancangan rangkaian dapat juga dilakukan dengan cara menggunakan simbol simbol dengan bahasa pemrograman Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language (VHDL). Kekurangan FPGA adalah sifat memory yang masih Volatile, sehingga ketika aliran suplai listrik terputus, rangkaian yang dibangun akan hilang. Sebuah FPGA dapat beroperasi dengan adanya kode VHDL yang akan dimasukkan kedalam FPGA yang ada, sehingga pada kegunaan dan cara kerja sebuah perangkat FPGA sangatlah tergantung pada kode-kode VHDL yang dirancang sedemikian rupa sehingga dapat membangun sebuah perngkat dengan kinerja tertentu. Jadi dapat dikatakan jiwa dari sebuah perangkat FPGA adalah kode VHDL yang diprogram dengan tujuan tertentu. VHDL yang digunakan sebenarnya berasal dari Departemen Pertahanan USA untuk mendokumentasikan sifat-sifat dari Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) yang terdapat pada peralatan yang dipasok. Bisa dikatakan VHDL pernah dikembangkan sebagai sebuah alternatif yang cukup besar dan kompleks jika dilihat dari keseluruhan implementasinya. 2

3 Sebuah ide yang pertama muncul adalah membuat logic simulator yang dapat membaca kode VHDL. Tahapan berikutnya adalah pengembangan dari perangkat sintesa logika yang dapat membaca VHDL, yang memberikan output definisi implementasi dari rangkaian. Sintesa yang lebih modern dapat menjangkau RAM, counter, dan blok aritmatik dari kode dan implementasi menurut keinginan pengguna. VHDL banyak meminjam dari bahasa pemrograman Ada baik secara konsep dan syntax. VHDL dibangun untuk mendukung paham parallel dari sebuah rancangan perangkat keras, dan memiliki syntax yang berbeda dibandingkan Ada. Seperti Ada, VHDL diketikan dan tidak case sensitive. Banyak fitur dari VHDL yang tidak ada pada Ada seperti operator Boolean yang meliputi nand dan nor. Selain itu VHDL juga mendukung index secara ascending dan descending. Karena perkembangannya dan kecanggihan dari VHDL inilah maka pemakaian dan analisis terhadap kode-kode VHDL menjadi sangat menarik dan bermanfaat tinggi untuk dilakukan. Pada tugas akhir ini penulis ingin melakukan sebuah penelitian tentang kinerja terhadap karakteristik mikrokontroller FPGA, yang dituangkan kedalam sebuah Module Praktikum. FPGA memiliki karakteristik yang berbeda yang 3

4 tidak dimiliki oleh PLD lain, karena FPGA memiliki gerbang logika yang berjumlah antara puluhan ribu sampai jutaan gerbang logika. Penelitian yang kami maksud adalah dalam sebuah percobaan penampilan nilai output yang dikeluarkan oleh sebuah LED, Seven Segment, dan LCD. Nilai output ini akan kami analisis berdasarkan karakteristik mikrokontroler FPGA. Kami menganalisis suatu karakteristik FPGA bukan hanya nilai output yang dikeluarkan oleh LED, Seven Segment, dan LCD.Selain itu juga menganilisis bahasa pemrograman yang dipakai dalam FPGA tersebut. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah Bahasa Pemrograman VHDL. Menganalisis suatu bahasa pemrograman yang dipakai berdasarkan Syntax dan Implementasi yang digunakan. 1.2 Ruang Lingkup Ruang Lingkup penelitian tersebut adalah sebagai berikut : Implementasi hasil perancangan software pada FPGA Spartan 3AN XC3S700AN dengan menggunakan VHDL. Pemrosesan data digital pada FPGA. Output yang dihasilkan dengan menggunakan LED, Seven Segment, dan LCD. 4

5 Program yang digunakan pada FPGA Spartan 3AN XC3S700AN adalah Software Xilinx Ise 11 dan menggunakan Bahasa Pemrograman VHDL. Nilai Output yang dihasilkan melalui LED, Seven Segment dan LCD berdasarkan bahasa pemrograman yang di input kedalam sebuah modul FPGA Spartan 3AN XC3S700AN. Gambar 1.1 FPGA Spartan 3AN XC3S700AN 1.3 Tujuan dan Manfaat 5

6 Tujuan yang ingin dicapai pada skripsi ini adalah membuat suatu Module Praktikum baru tentang FPGA yang didalamnya mengandung analisa dan pemahaman terhadap bahasa pemrograman VHDL yang akan ditanamkan pada perangkat FPGA Spartan XC3S700AN dan karakteristik FPGA itu sendiri. Selain itu juga bertujuan untuk membuka pemahaman terhadap kode VHDL yang ada sehingga memungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut dan lebih mendalam di masa depan dan juga untuk memudahkan ditemukannya kreasikreasi baru di masa yang akan datang. Manfaat utama yang didapat dari tujuan yang akan dicapai adalah untuk memudahkan pemahaman terhadap kode VHDL yang ada dan membuka pintu untuk pengembangan lebih lanjut dari kode-kode yang ada. Diharapkan dengan tercapainya tujuan yang ada maka pemahaman dan penngertian terhadap VHDL yang ada beserta perangkat FPGA-nya dapat tercapai dengan baik dan benar serta bermanfaat bagi semua pihak. 1.4 Metodologi Ada lima metode yang digunakan dalam perancangan dan pembuatan skripsi ini, yaitu : 1. Studi Pustaka; pada tahap ini dilakukan pencarian infomasi dari buku buku refensi, internet, tulisan atau artikel yang berhubungan dengan penelitian ini, dan datasheet yang berhubungan dengan penelitian skripsi. 6

7 2. Perancangan kode VHDL; menganalisa kode kode atau bahasa pemrograman VHDL yang akan digunakan untuk FPGA Spartan 3AN XC3S700AN. 3. Metode Analisa; dilakukan dengan menganalisa modul FPGA Spartan 3AN XC3S700AN beserta dengan Software Xilinx ISE Metode Perancangan; dilakukan dengan merancang proses penerimaan dan pengiriman data pada FPGA dengan menggunakan Software Xilinx ISE Penarikan Kesimpulan Akhir; hasil analisis yang telah dilakukan dari kesimpulan secara menyeluruh dan seksama. 1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam skripsi ini terdiri dari 5 bab, yaitu: BAB I : PENDAHULUAN Berisi Latar Belakang, Ruang Lingkup, Tujuan dan Manfaat, Hipotesis, Metodologi, Sistematika Penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Membahas tentang teori dasar yang menyangkut skripsi ini, istilah, dan teori dasar pendukung lainnya. BAB III : PERANCANGAN SISTEM Membahas tentang analisis yang dilakukan secara menyeluruh. BAB IV : HASIL ANALISA Berisi tentang uji coba kode dibuat, pengoperasian dan hasil outputnya. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 7

8 Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan kumpulan saran. 8