SHIFT REGISTER SERIAL COMMUNICATION. System Digital

dokumen-dokumen yang mirip
=== PENCACAH dan REGISTER ===

REGISTER. uart/reg8.html

Lutfi Rasyid Nur Hidayat PTI D / SHIFT REGISTER

Pengenalan VHDL. [Pengenalan VHDL]

R ANGKAIAN LOGIKA KOMBINASIONAL DAN SEQUENSIAL

adalah frekuensi detak masukan mula-mula, sehingga membentuk rangkaian

REGISTER DAN COUNTER.

BAB VIII REGISTER DAN COUNTER

Modul 6 : Rangkaian Sekuensial 2

Register & Counter -7-

Tahun Akademik 2015/2016 Semester I DIG1B3 Konfigurasi Perangkat Keras Komputer

PERTEMUAN 11 REGISTER. misc/30-uart/reg8.html

Encoder, Multiplexer, Demultiplexer, Shifter, PLA

PROYEK PERANCANGAN RANGKAIAN DIGITAL : THUNDERBURD TAIL LIGHTS. Mochammad Fadhli Zakiy, Rizki Satya Utami

I. Pendahuluan. II. Tujuan. III. Gambaran Disain. MODUL 4 Kalkulator 4-bit

Analysis And Design of Digital System

JENIS-JENIS REGISTER (Tugas Sistem Digital)

BAB VII DASAR FLIP-FLOP

Kuliah#11 TKC-205 Sistem Digital. Eko Didik Widianto. 11 Maret 2017

MULTIPLEKSER BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE (PLD)

Jobsheet Praktikum REGISTER

Kumpulan instruksi lengkap yang dimengerti

Perancangan Aritmetic Logic Unit (ALU) pada FPGA

6. Rangkaian Logika Kombinasional dan Sequensial 6.1. Rangkaian Logika Kombinasional Enkoder

Percobaan IV PENGENALAN VHDL

BAB 3. Perancangan Sistem

Lampu lalu lintas sederhana berbasis Field Programmable Gate Array (FPGA) menggunakan Finite State Machine

MODUL 6 PROYEK PERANCANGAN RANGKAIAN DIGITAL

APLIKASI JK FLIP-FLOP UNTUK MERANCANG DECADE COUNTER ASINKRON

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM SISTEM DIGITAL 2013 / 2014

I. Pendahuluan. II. Tujuan. III. Gambaran Disain. MODUL 3 Stopwatch

=== PERANCANGAN RANGKAIAN SEKUENSIAL ===

Arsitektur Komputer. Rangkaian Logika Kombinasional & Sekuensial

MATERI PELATIHAN VHDL UNTUK SINTESIS

Apa yang dimaksud dengan program?

Set Instruksi. Set Instruksi. Set Instruksi adalah kumpulan

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

Perancangan dan Realisasi MIDI Drum Pad Menggunakan Mikrokontroler ATMega16. Design and Realization MIDI Drum Pad Using ATMega16 Microcontroller

DCH1B3 Konfigurasi Perangkat Keras Komputer

BAB 7 REGISTER Register

DEKODER BINER KE DESIMAL BERBASIS PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE (PLD)

MODUL 6 PROYEK PERANCANGAN RANGKAIAN DIGITAL 2. STUDI PUSTAKA

Percobaan 7 REGISTER (PENCATAT) Oleh : Sumarna, Jurdik Fisika, FMIPA, UNY

PERCOBAAN 4D : MERANCANG SEBUAH KALKULATOR UNTUK MELAKUKAN OPERASI SPESIFIK

BAHASA PEMROGRAMAN VHDL

Pertemuan Ke-7 INSTRUCTION SET

PERTEMUAN 10 RANGKAIAN SEKUENSIAL

BAB VII REGISTER. Keluar dan masuknya data ke dalam register dapat dilakukan dengan 2 cara:

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT. modulator 8-QAM seperti pada gambar 3.1 berikut ini: Gambar 3.1 Blok Diagram Modulator 8-QAM

MULTIPLEXER. Pokok Bahasan : 1. Pendahuluan 2. Dasar-dasar rangkaian Multiplexer. 3. Mendesain rangkaian Multiplexer

What is it? 3 x 4 Keypad 4 x 4 Keypad

LAB #5 REGISTER, SYNCHRONOUS COUNTER AND ASYNCHRONOUS COUNTER

PERTEMUAN 10 RANGKAIAN SEKUENSIAL

BAB II SIMULATOR XILINX PADA RANGKAIAN DIGITAL SEDERHANA

8086/88 Device Specifications

TKC305 - Sistem Digital Lanjut. Eko Didik Widianto. Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

dan Flip-flop TKC Sistem Digital Lanjut Eko Didik Widianto Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

ENTITY Entity adalah daftar dengan spesifikasi dari semua pin input dan output (port) dari sirkuit. Sintaks ditampilkan di bawah:

Set Instruksi: Set instruksi?

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

Gambar 3.1 Blok Diagram Port Serial RXD (P3.0) D SHIFT REGISTER. Clk. SBUF Receive Buffer Register (read only)

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM. PID berbasiskan FPGA yang bekerja secara multiplexing untuk pemberian data set point

Operasi Unit Kontrol. Arsitektur Komputer II. STMIK AUB Surakarta

MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN DIGITAL

PENDAHULUAN PULSE TRAIN. GATES ELEMEN LOGIKA

Operasi Unit Kontrol. Organisasi Komputer II. STMIK AUB Surakarta

P11 BUS Universitas Mercu Buana Yogyakarta

Pengenalan FPGA oleh Iman Taufik Akbar

Tahun Akademik 2015/2016 Semester I DIG1B3 Konfigurasi Perangkat Keras Komputer

LAB #3 PENGENALAN VHDL DAN PEMROGRAMAN IC GAL MENGGUNAKAN ALL-11 UNIVERSAL PROGRAMMER

PERCOBAAN 6 COUNTER ASINKRON

Transfer Register. Andang, Elektronika Komputer Digital 1

LAB #4 RANGKAIAN LOGIKA SEKUENSIAL

MODUL II Perancangan FPGA untuk Implementasi Rangkaian Sequential dan Kombinational

Sistem Pengaturan dan Pemantauan Kecepatan Putar Motor DC berbasis FPGA dan VHDL

Kuliah#11 TSK205 Sistem Digital - TA 2011/2012. Eko Didik Widianto. Teknik Sistem Komputer - Universitas Diponegoro

PROSESOR: CONTROL DAN DATAPATH. Oky Dwi Nurhayati, ST, MT

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

William Stallings Computer Organization and Architecture. Chapter 9 Set Instruksi: Karakteristik dan Fungsi

ORGANISASI DAN ARSITEKTUR KOMPUTER

Arsitektur Komputer. Pertemuan ke-2 - Aritmatika Komputer >>> Sistem bilangan & Format Data - Perkembangan Perangkat Keras Komputer

TSK505 - Sistem Digital Lanjut. Eko Didik Widianto

TEMPAT JEMURAN DINDING OTOMATIS MENGGUNAKAN SENSOR HUJAN BERBASIS MIKROKONTROLER DAN INFORMASI DIKIRIMKAN MENGGUNAKAN FASILITAS SMS

System Buses. Eri Prasetyo W.

PERCOBAAN 6 SHIFT REGISTER 1

KOMPONEN INTERFACING. Yoyo somantri Dosen Jurusan Pendidikan Teknik Elektro FPTK Universitas Pendidikan Indonesia

Struktur Central Processing Unit Universitas Mercu Buana Yogyakarta

SITROTIKA TEKNIK SIPIL TEKNIK ELEKTRO TEKNIK INFORMATIKA. Volume 4, Nomor 1, Januari 2008 ISSN :

Rangkaian Sekuesial. [Rangkaian Sekuensial] BAB V

Flip-Flop (FF) Disusun oleh: Tim dosen SLD Diedit ulang oleh: Endro Ariyanto. Prodi S1 Teknik Informatika Fakultas Informatika Universitas Telkom

Pertemuan ke 5 BAB IV Sintesis Rangkaian Sekuensial (2) Deskripsi Manfaat Relevansi Learning Outcome Materi I. Rangkaian Memori Terbatas RAM dinamik

TnEX ADC GPIO UART PWM I2C SPI GPIO

Arsitektur dan Organisasi Komputer Set Intruksi

DAFTAR ISI. Abstrak... Abstract... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... BAB I Pendahuluan Latar Belakang...

KENDALI ROBOT MELALUI RF DENGAN D-JOY CONTROLLER

Arsitektur Set Instruksi. Abdul Syukur

Sistem Redundant PLC (Studi Kasus Aplikasi Pengontrolan Plant Temperatur Air)

Review Kuliah. TKC305 - Sistem Digital Lanjut. Eko Didik Widianto

Read Only Memory (ROM) berbasis Field Programmable Gate Array (FPGA) menggunakan VHDL (VHSIC Hardware Description Language)

9. Instruksi Lanjut pada PLC Omron

Transkripsi:

SHIFT REGISTER SERIAL COMMUNICATION System Digital 1

POKOK BAHASAN Shift Registers Definisi Model I/O : Serial, Pararel dan Kombinasi Arah pergeseran : Kiri, Kanan dan dua arah Applikasi/penggunaan Implementasi VHDL MSI Shift Registers Komunikasi Serial Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 Input Clock D Q D Q D Q D Q Output Enable 2

SHIFT REGISTERS 3 Memanfaatkan register untuk penyimpanan, manipulasi dan transfer (pemindahan) data

DEFINISI Register adalah sebuah rangkaian digital dengan dua (2) fungsi utama : Data storage dan Data Movement Shift register menyediakan fungsi data movement A shift register shifts its output once every clock cycle Shift register adalah sekelompok flip flop yang dipasang secara linier dengan masukan dan keluaran saling disambungkan satu dengan yang lain, sehingga data akan digeser dari satu alat ke alat yang lain ketika rangkaian tersebut diaktifkan 4

PEMANFAATAN SHIFT REGISTER Komunikasi UART -> Universal asynchronous receiver/transmitter Konversi antara serial dan pararel Penyimpanan sementara di processor scratch-pad memories Operasi Aritmatika Perkalian, pembagian Applikasi counter Johnson counter ring counter LSFR counters time delay devices more 5

SHIFT REGISTER CHARACTERISTICS Tipe Serial-in, Serial-out Serial-in, Parallel-out Parallel-in, Serial-out Parallel-in, Parallel-out Universal Arah Left shift Right shift Rotate (right or left) Bidirectional n-bit shift register 6

DATA MOVEMENT Bit bit dalam shift register dapat digeser sesuai gambar dibawah ini 7

DATA MOVEMENT Blok diagram shift register dengan berbagai variasi input/output n-bit shift register n-bit shift register n-bit shift register n-bit shift register 8

SERIAL-IN SERIAL-OUT Bit data masuk satu persatu dan keluar satu per satu Satu flip flop bertugas untuk menyimpan satu data Pergerakan data dapat geser kiri / kanan, pada umumnya satu register hanya bisa satu arah. Masukan Asynchronous preset dan clear digunakan untuk set nilai awal n-bit shift register 9

SERIAL-IN SERIAL-OUT Rangkaian logika ini menunjukkan gambar secara umum Serial in Serial Out Shift Register Menggunakan SR Flip Flop Dirangkai sehingga memiliki perilaku seperti flip-flop D Nilai masukan input akan digeser ke setiap flip-flop berpadanan dengan clock pulse N 1 0 N-Bit Shift Register 10

SHIFT REGISTERS Shift register paling sederhana hanya menggunakan flip-flops Keluaran dari flip-flop disambungkan dengan masukan D pada flipflop berikutnya di sebelah kanan Setiap pulsa clock akan menggeser nilai register satu bit satu posisi ke sebelah kanan Serial input (SI) menentukan status masukan Flipflop paling kiri pada saat terjadinya pergeseran, Serial output (SO) diambil dari keluaran flipflop paling kanan Perhatikan animasi Q Q Q Q 11

SERIAL-IN SERIAL-OUT Cara paling mudah untuk mempelajari adalah lihat ilustrasi pada sebelah kanan 4 bit data word 1011 akan di geser pada 4 bit shift register One shift per clock pulse Data di tunjukkan masuk dari sisi sebelah kiri dan keluar dari sisi kanan 1 2 3 4 5 12

SERIAL-IN SERIAL-OUT Diagram di sebelah kanan menunjukkan urutan 4 bit 1010 di load ke 4 bit SISO shift register Setiap bit akan bergeser 1 posisi ke sebelah kanan pada setiap terjadi clock leading edge dibutuhkan 4 pulsa clock untuk memasukkan seluruh bit ke register. 13

SERIAL-IN SERIAL-OUT Diagram disebelah kanan menunjukkan urutan 4 bit 1010 unloaded dari 4 bit SISO shift register Setiap bit akan bergerak satu bit ke kanan setiap signal clock Dibutuhkan 4 clock untuk mengakhiri proses tersebut. 14

SERIAL-IN SERIAL-OUT SISO di pergunakan untuk komunikasi data : RS-232 modem transmission and reception Ethernet links SONET etc. 15

SERIAL-IN SERIAL-OUT IN VHDL Berikut ini adalah kode program implementasi VHDL untuk 8 bit shift register pada positif edge clock Serial in Serial Out library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity shift is port(c, SI : in std_logic; SO : out std_logic); end shift; architecture archi of shift is signal tmp: std_logic_vector(7 downto 0); begin process (C) begin if (C'event and C='1') then for i in 0 to 6 loop tmp(i+1) = tmp(i); end loop; tmp(0) = SI; end if; end process; SO = tmp(7); end archi; 16

KONVERSI SERIAL-TO-PARALLEL Konversi serial ke pararel dibutuhkan pada saat Misal setelah menerima transmisi data secara serial Ilustrasi 4 bit serial in pararel out Shift register di gambarkan di sebelah kanan Output Q pada flipflop paling kanan juga dapat berfungsi sebagai serial out. n-bit shift register 17

SERIAL-TO-PARALLEL CONVERSION Digunakan serial in pararel out shift register sepanjang N untuk mengubah N bit word dari serial ke pararel. Di butuhkan pulsa N clock untuk load dan 1 clock pulse untuk unload 18

SERIAL-TO-PARALLEL CONVERSION Dua buah shift register di sebelah kanan digunakan konversi serial data ke pararel data Register bagian bawah akan menyediakan untuk register bagian atas, ketika di geser oleh register bag bawah 19

PARALLEL-TO-SERIAL CONVERSION Data di applikasikan ke bentuk pararel, kemudian di umpan masukkan ke Pin A hingga D. Kemudian dibaca secara sequential pada register 1 bit pada satu waktu dari PA ke PD setiap 1 siklus clock dalam bentuk serial Satu pulsa clock untuk load Empat pulsa clock untuk unload n-bit shift register 20

PARALLEL-TO-SERIAL CONVERSION Logic circuit for a parallel-in, serial-out shift register 0 1 0 1 0 Mux-like 1 21

PARALLEL-IN PARALLEL-OUT Parallel-in Parallel-out Shift Registers can serve as a temporary storage device or as a time delay device The DATA is presented in a parallel format to the parallel input pins PA to PD and then shifted to the corresponding output pins QA to QD when the registers are clocked One clock pulse to load One pulse to unload 22

UNIVERSAL SHIFT REGISTER Universal shift register Can do any combination of parallel and serial input/output operations Requires additional inputs to specify desired function Uses a Mux-like input gating n-bit shift register L/S L/S A B 0 1 F A B 0 1 23

UNIVERSAL SHIFT REGISTER Parallel-in, parallel-out shift register 0 1 0 1 0 Mux-like 1 24

UNIVERSAL SHIFT REGISTER Parallel shift register (can serve as converting parallel-in to serial-out shifter): 25

MSI SHIFT REGISTERS 74LS164 is an 8-Bit Serial-In Parallel-Out Shift Register Typical Shift Frequency of 35 MHz Asynchronous Master Reset Gated Serial Data Input Fully Synchronous Data Transfers 26

MSI SHIFT REGISTERS 74LS164 8-Bit Serial-In Parallel-Out Shift Register 27

MSI SHIFT REGISTERS The 74LS164 is an edge-triggered 8- bit shift register with serial data entry and an output from each of the eight stages. Data is entered serially through one of two inputs (A or B); either of these inputs can be used as an active HIGH Enable for data entry through the other input an unused input must be tied HIGH, or both inputs connected together 28

MSI SHIFT REGISTERS Each LOW-to-HIGH transition on the Clock (CP) input shifts data one place to the right This also enters into Q 0 the logical AND of the two data inputs (A B) that existed before the rising clock edge. 29

MSI SHIFT REGISTERS 74LS164 logic diagram A LOW level on the Master Reset (MR) input overrides all other inputs and clears the register asynchronously, forcing all Q outputs LOW. 30

MSI SHIFT REGISTERS 74LS166 is an 8-Bit Shift Register Parallel-in or serial-in shift/load input establishes the parallel-in or serial-in mode Serial-out Synchronous Load Serial data flow is inhibited during parallel loading Direct Overriding Clear 31

MSI SHIFT REGISTERS 74LS166 is an 8-Bit Shift Register 32

MSI SHIFT REGISTERS 74LS166 8-Bit Shift Register is a parallel-in or serialin, serial-out shift register 33

MSI SHIFT REGISTERS 74LS166 is an 8-Bit Shift Register 34

MSI SHIFT REGISTERS 74LS166 is an 8-Bit Shift Register 35

MSI SHIFT REGISTERS 74LS194 4-Bit Bidirectional Universal Shift Register may be used in serial-serial, shift left, shift right, serial-parallel, parallel-serial, and parallel-parallel data register transfers 36

MSI SHIFT REGISTERS 74LS194 4-Bit Bidirectional Universal Shift Register 37

MSI SHIFT REGISTERS 74LS194 control inputs S1 and S0 38

MSI SHIFT REGISTERS 74LS194 4-Bit Bidirectional Universal Shift Register 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 00 39

MSI SHIFT REGISTERS 74LS194 4-Bit Bidirectional Universal Shift Register 40

UNIVERSAL SHIFT REGISTER 74X194 Shift left Shift right Load Hold 41

MSI SHIFT REGISTERS One stage of the 74x194 42

VHDL DHIFT REGISTER Universal shift register design The 3-bit function select determines the operation of the register Serial in and Parallel load available library IEEE; use IEEE.std_logic_1164.all; use IEEE.std_logic_unsigned.all; entity Vshftreg is port (CLK, CLR, RIN, LIN: in STD_LOGIC; S: in STD_LOGIC_VECTOR (2 downto 0); -- function select D: in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); -- data in Q: out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0) -- data out); end Vshftreg; architecture Vshftreg_arch of Vshftreg is signal IQ: STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0); begin process (CLK, CLR, IQ) begin if (CLR='1') then IQ <= (others=>'0'); elsif (CLK'event and CLK='1') then case CONV_INTEGER(S) is when 0 => null; -- Hold when 1 => IQ <= D; -- Load when 2 => IQ <= RIN & IQ(7 downto 1); -- Shift right when 3 => IQ <= IQ(6 downto 0) & LIN; -- Shift left when 4 => IQ <= IQ(0) & IQ(7 downto 1); -- Shift circular right when 5 => IQ <= IQ(6 downto 0) & IQ(7); -- Shift circular left when 6 => IQ <= IQ(7) & IQ(7 downto 1); -- Shift arithmetic right when 7 => IQ <= IQ(6 downto 0) & '0'; when others => null; end case; end if; Q <= IQ; end process; end Vshftreg_arch; -- Shift arithmetic left 43

MSI SHIFT REGISTERS 74LS299 is an 8-bit universal shift/storage register with 3-state outputs Four modes of operation are possible: hold (store) shift left shift right load data 44

MSI SHIFT REGISTERS 74LS299 universal shift/storage register 45

MSI SHIFT REGISTERS 74LS299 universal shift/storage register S0 S1 D Q CP CD 46

MSI SHIFT REGISTERS 74LS299 logic circuit diagram: The parallel load inputs and flip-flop outputs are multiplexed to reduce the total number of package pins. Separate outputs are provided for flip-flops Q0 and Q7 to allow easy cascading. A separate active LOW Master Reset is used to reset the register. 47

SERIAL COMMUNICATIONS 48 A practical application of Registers / Shift Registers

SERIAL DATA SYSTEMS (E.G., TPC) Read discussion and study circuits in text. 49

SERIAL DATA TRANSMISSION Parallel-to-serial conversion for serial transmission out: parallel data in: parallel data Source module Destination module serial transmission media 50

SERIAL DATA IN THE PHONE SYSTEM (E-1) 2.048 Mb/s links between phone switches and subscribers partitioned into 32 64 Kb/s channels Each channel gets a timeslot in a frame where it can send 8 bits every 125 sec. 8000 frames/sec 51

TIMESLOT DETAILS count = 255 52

256 PARALLEL-TO-SERIAL CONVERSION LSBs are bit number Assert shift-register LOAD input during bit 7 Timeslot number can be decoded and used to select source of parallel data count = 255 Serial data to destination 53

Synchronize destination s counter to source s SERIAL-TO- PARALLEL CONVERSION Note: loads 0 0 Shift in serial data Detect that a complete byte has been received Holding register for complete byte 54

DESTINATION TIMING Grab complete byte when available Holding-register outputs Serial-in, parallel-out shift register outputs 55

SERIAL COMMUNICATION ON ONE WIRE Serial communication requires three signals: CLOCK, SYNC, and DATA. Yet only one wire is used. How? One solution: Manchester code. Or use a phase-locked loop (analog circuit) to extract clock from the data: 56

STILL A COUPLE OF PROBLEMS Framing -- SYNC signal Solution: Use a unique data pattern for SYNC PLL clock recovery -- what if too many zeroes are transmitted? PLL can t stay in sync. Solution: Use a code that guarantees a minimum number of ones Phone system: Map 00000000 --> 00000010 (creating slight voice distortion) Gigabit Ethernet: Uses 8B10B code, solving both problems Map each byte into 8 bits Use only a good subset of 2 10 code words Use another code word for synchronization 57

ASSIGNMENTS Completed Part 2 Midterm problems due Wednesday Continue working on the MIPS project Description available on the course web page 58