BELAJAR SENDIRI MIKROKONTROLER LENGKAP (Volume 2)
12:22 PM Materi Kuliah , Teknologi , Tutorial 1 Comments

Pada pembahasan yang dulu yaitu pada BELAJAR SENDIRI MIKROKONTROLER LENGKAP (Volume 1), banyak membahasa tentang perkenalan dasar-dasar mikrokontroler, berikut ini merupakan kelanjutannya, Selamat Belajar

6. Organisasi Memori. Pada keluarga MCS-51 ini pengalamatan memori dibedakan atas dua yaitu untuk program memori dan untuk data memori. Pemisahan antara program memori dan data memori merupakan ciri khas MCS-51. Masing-masing program memori dan data memori dapat mengalamati sampai 64 Kilobyte , dengan masing-masing byte lebar datanya 8 bit.

a. Program memori. Program memori hanya dapat dibaca, tidak dapat ditulis. Di sini tersimpan program yang akan dijalankan oleh MCS-51 dan data- data konstanta. Sinyal pembacaan eprom eksternal adalah dari pin - PSEN. Pada MCS-51 ada dua tipe organisasi memori dari program memori, yaitu :

1) Pengaksesan program memori sebagian berasal dari internal eprom yang menempati alamat terendah dan alamat berikutnya dari eprom eksternal. Sebagai contoh untuk MCS-51 dengan model eprom internal seperti 8051, 8051AH, 8751, alamat 4 Kbyte program memori terendah adalah ROM internal dan alamat berikutnya adalah pada eprom eksternal.

2) Pengaksesan program memori yang semuanya dari eksternal eprom.

Secara diagram blok digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.3 Organisasi Program Memori

b. Pemetaan Program Memori. Pemetaan program memori ditunjukkan sebagai berikut :

1) Alamat 0000H merupakan awal program. Setelah reset, CPU akan loncat pada alamat ini dan mengerjakan instruksi di dalamnya.

2) Pada fungsi khusus alamat 3H dan seterusnya dengan interval 8 byte dipakai sebagai alamat dari vektor interupsi. Bila interupsi tidak dipakai, maka alamat tersebut dapat dipakai untuk program biasa.

c. Data memori. Data memori menempati alamat yang terpisah dari program memori. Data memori merupakan tempat penyimpanan data variabel, operasi stack dan sebagainya. Data memori dapat dibaca dan ditulis. Sinyal pembacaan untuk eksternal ram berasal dari pin-RD dan untuk penulisan berasal dari pin-WR. Peta data memori digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.4 Organisasi data memori

Alamat 00H-FFH (untuk 8051) merupakan alamat dari internal ram yang dapat dialamati dalam dua mode. Pada alamat 00H - 7FH dapat dialamati dalam mode direct maupun indirect addressing. Alamat 80H - FFH hanya dapat dialamati dalam mode direct addressing. Di luar alamat tersebut merupakan alamat eksternal ram.

32 byte terendah data memori terbagi atas 4 buah bank yang masing-masing terdiri atas 8 buah register. Kombinasi dari bank ini ditentukan oleh register PSW (pembahasan mengenai ini bisa dilihat pada bab berikutnya). Register- register tersebut adalah R0 sampai R7 yang menempati alamat 00H - 1FH. Di atasnya merupakan segmen bit addresable yang besarnya 16 byte, menempati alamat 20H sampai 2FH. Alamat berikutnya yaitu mulai 30H sampai 7FH dapat dibagai sebagai data ram.

Setelah kondisi reset, kondisi baku register SP (stack pointer) akan menuju alamat 07H dan begitu program dijalankan isi register SP akan ditambah 1 (menunjuk ke alamat 08h). Dan ini merupakan register bank 1 register R0. Bila memakai lebih dari satu bank register maka SP harus diinisialisasi ke lokasi yang lain.

BAB REGISTER MIKROKONTROLER MCS-51

7. Umum. Sebagaimana semua mikrokontroler, MCS-51 memiliki sejumlah register yang memiliki fungsi khusus (special function register - SFR) dan register umum (general purpose register). General purpose register yang dapat diakses adalah 8 byte per bank yaitu register R0-R7, dengan jumlah bank sebanyak 4. Special Function Register yang terdapat pada mikrokontroler ini memiliki address 080h-0FFh dengan peta memori seperti pada gambar 3.1. Tempat yang kosong pada peta memori tidak diimplementasikan dalam chip. Pembacaan data pada tempat kosong ini akan menghasilkan data acak, sedangkan penulisan data pada tempat-tempat kosong tersebut tidak akan mengakibatkan perubahan apa-apa. Register yang ditulis dalam tanda kurung menunjukkan register yang hanya ada pada versi 8032/8052/8752. Semua Register yang terletak pada kolom terkiri adalah register-register yang dapat dialamati per bit.


F8h								FFh
F0h	B							F7h
E8h								EFh
E0h	ACC							E7h
D8h								DFh
D0h	PSW							D7H
C8h	(T2CON)		(RCAP2L)	(RCAP2H)	(TL2)	(TH2)		CFh
C0h								C7h
B8h	IE							BFh
B0h	P3							B7h
A8h	IP							AFh
A0h	P2							A7h
98h	SCON	SBUF						9Fh
90h	P1							97h
88h	TCON	TMOD	TL0	TL1	TH0	TH1		8Fh
80h	P0	SP	DPL	DPH			IP	87h

Gambar 4.1 Peta memori Special Function Registers

8. Deskripsi Fungsi Register. Masing-masing register tersebut dapat dideskripsikan sebagai berikut :

a. Register ACC (accumulator). Register ini memiliki alamat 0E0h, dapat dialamati per bit (bit adressable). Pada penulisan program assembly, register ini biasa ditulis dengan kode A.

b. Register B. Register ini memiliki alamat 0F0h, dapat dialamati per bit (bit adressable). Pada penulisan program assembly, register ini biasa ditulis dengan kode B. Register ini digunakan pada proses perkalian dan pembagian, dan dapat dipakai pada instruksi lain sebagai register umum.

c. Register PSW (Program Status Register). Register ini memiliki alamat 0D0h, dapat dialamati per bit (bit adressable). Pada penulisan program assembly, register ini biasa ditulis dengan kode PSW.

Bit-bit pada register ini berikut fungsinya dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

CY	AC	F0	RS1	RS0	OV	-	P
(MSB)							(LSB)

Tabel 4.1 Fungsi bit pada register PSW

Simbol	Posisi	Nama dan Arti
CY	PSW.7	carry flag
AC	PSW.6	auxiliary carry flag, untuk operasi menggunakan bilangan BCD (binary coded decimal)
F0	PSW.5	Flag 0, bisa digunakan untuk keperluan pemakai
RS1	PSW.4	Bit 1 pemilih bank register *)
RS0	PSW.3	Bit 0 pemilih bank register *)
OV	PSW.2	Overflow flag
-	PSW.1	flag yang dapat didefinisikan oleh pemakai
P	PSW.0	Parity flag yang di-set atau di-clear oleh hardware setiap siklus instruksi untuk memberikan kode parity terhadap isi register Accumulator

*) RS1 dan RS0 menentukan pemilihan register bank sebagai berikut :

Tabel 4.2 Pemilihan Bank Register R0-R7

RS1	RS0	Bank	Address Register R0-R7
0	0	0	00h - 07h
0	1	1	08h - 0fh
1	0	2	10h - 17h
1	1	3	18h - 1fh

d. Stack Pointer (SP). Register yang memiliki alamat 081h ini nilainya ditambah 1 (increment) sebelum data disimpan dengan perintah PUSH ataupun CALL. Stack Pointer memiliki nilai 07h setelah proses RESET dan POWER ON, dengan demikian stack akan berawal dari alamat 080h. Namun posisi stack bisa berada di mana saja RAM internal.

e. Data Pointer (DPTR). Register ini adalah register 16 bit yang terdiri dari dua register 8 bit yaitu DPL (address : 082h) dan DPH (address : 083h). DPTR digunakan untuk menunjuk address memory 16 bit yang akan diakses misalnya oleh instruksi MOVX A,@DPTR.

f. PORT 0-3 (P0-P3). Register-register ini merupakan isi dari latch port eksternal P0,P1,P2 dan P3. Memberikan nilai pada register ini sama artinya dengan memberikan data output pada pin port yang bersangkutan.

g. Register SBUF (Serial Data Buffer). Register ini sebenarnya terdiri dari 2 buah register input dan output. Membaca register ini sama artinya dengan membaca data yang diterima melalui pin serial port. Menuliskan nilai pada register ini akan menghasilkan pengiriman nilai tersebut melalui port serial keluar.

h. Register TIMER. Yaitu register-register 16 bit yang merupakan isi dari timer/counter 0,1, dan 2. Timer/counter 1 memiliki register TH1 dan TL1, timer/counter 0 registernya TH0 dan TL0, sedangkan timer/counter 2 registernya TH2 dan TL2. Register TH2 dan TL2 hanya terdapat pada versi 8052.

i. Register Capture (RCAP2L dan RCAP2H). Register ini adalah register 16 bit yang digunakan oleh timer/counter 2 pada 8052 untuk melakukan mode capture. yaitu suatu mode dimana pada saat transisi tegangan logika pada pin T2EX, maka isi register TH2 dan TL2 akan dipindahkan ke register capture ini.

j. Register PCON (Power control). Register ini memiliki alamat 087h, dengan bit-bit kontrol sebagai berikut :

SMOD	-	-	-	GF1	GF2	PD	IDL
(MSB)							(LSB)

Tabel 4.3 Fungsi bit kontrol pada register PCON

Simbol	Posisi	Nama dan Arti
SMOD	PCON.7	Double baud rate bit SMOD =1 baud rate adalah double jika serial port dijalankan pada mode 1,2, atau 3
GF1	PCON.3	General purpose flag 1 (flag untuk penggu-naan umum)
GF2	PCON.2	General purpose flag 2 (flag untuk penggu-naan umum)
PD	PCON.1	Mengaktifkan Power Down Mode untuk 80C51BH
IDL	PCON.0	Mengaktifkan Idle Mode untuk 80C51BH

Keterangan :

1) penjelasan selengkapnya tentang baud rate, serial port dan mode kerjanya dapat dilihat pada pembahasan mengenai serial port.

2) GF1 dan GF2 dapat dipergunakan pemrogram untuk mendefinisikan sendiri bit flag yang diinginkan.

3) Power down adalah salah satu fasilitas untuk mematikan operasi mikrokontroler tanpa menghilangkan isi data pada RAM, yang hanya tersedia pada MCS-51 dengan versi CHMOS yaitu 80C51BH, 80C31BH atau 87C51. Pada mode ini, setelah flag PCON.1 diset, maka clock osilator sistem dihentikan sehingga mikrokontroler berhenti beroperasi, akan tetapi isi RAM dan isi register-register yang ada tidaklah hilang. Untuk keluar dari mode ini dapat dilakukan dengan melakukan hardware RESET yang akan menyebabkan hilangnya isi SFR (special function register) sedangkan isi RAM tetap seperti semula.

4) Idle mode juga hanya tersedia pada MCS-51 versi CHMOS. Pada mode ini, sinyal clock dimatikan hanya pada unit pemroses pusat. Timer, sistem Interrupt dan Serial Port tetap bekerja sebagaimana biasa. Dengan tidak bekerjanya unit pemroses pusat, maka arus listrik yang ditarik oleh mikrokontroler adalah berkurang sehingga menghemat energi catu daya. Hal ini biasanya dilakukan pada saat mikrokontroler menunggu adanya sinyal interrupt. Selama proses tunggu, adalah bijaksana jika unit pemroses pusat dimatikan untuk penghematan energi.

Untuk keluar dari mode ini ada dua cara, yaitu dengan adanya pengaktifan sinyal interrupt yang secara otomatis akan membuat bit idle mode menjadi 0 secara hardware. Setelah interrupt selesai dilayani (ditandai dengan eksekusi instruksi IRET), maka mikrokontroler kembali pada idle mode. Cara kedua adalah dengan hardware RESET.

k. Register IE (Interrupt Enable). Register ini memiliki address 0A8h, digunakan untuk mengatur sistem interrupt. Penjelasan selengkapnya mengenai sistem interrupt dapat dilihat pada pembahasan tentang interrupt pada bab yang bersangkutan. Bit-bit kontrolnya adalah :

EA	-	ET2	ES	ET1	EX1	ET0	EX0
(MSB)							(LSB)

Fungsi dari bit-bit kontrol ini dapat dilihat pada tabel 4.4 :

Tabel 4.4. Fungsi bit kontrol pada register IE

Simbol	Posisi	Nama dan Arti
EA	IE.7	Enable Interrupt EA = 0 sistem interrupt tidak bekerja EA =1 mengijinkan pengaktifan tiap sumber interrupt
ET2	IE.5	Dicadangkan untuk penggunaan di masa depan
ES	IE.4	Enable Serial Port interrupt
ET1	IE.3	Enable Timer 1 interrupt
EX1	IE.2	Enable external pin 1 interrupt
ET0	IE.1	Enable timer 0 interrupt
EX0	IE.0	Enable external pin 0 interrupt

l. Register IP (Interrupt Priority). Register ini memiliki address 0B8h, digunakan untuk mengatur prioritas tertinggi yang dilayani sistem interrupt. Penjelasan selengkapnya mengenai hal ini dapat dilihat pada pembahasan tentang interrupt pada bab yang bersangkutan. Bit-bit kontrolnya adalah :

-	-	PT2	PS	PT1	PX1	PT0	PX0
(MSB)							(LSB)

Fungsi dari bit-bit kontrol ini dapat dilihat pada tabel 4.5:

Tabel 4.5. Fungsi bit kontrol pada register IP

Simbol	Posisi	Nama dan Arti
PT2	IP.5	Dicadangkan untuk penggunaan di masa depan
PS	IP.4	Prioritas Tertinggi Pada Serial Port interrupt
PT1	IP.3	Prioritas Tertinggi Pada Timer 1 interrupt
PX1	IP.2	Prioritas Tertinggi Pada external pin 1 interrupt
PT0	IP.1	Prioritas Tertinggi Pada timer 0 interrupt
PX0	IP.0	Prioritas Tertinggi Pada external pin 0 interrupt

m. Register TCON (Timer/Counter Control). Register yang memiliki address 088h berfungsi untuk mengontrol fungsi Timer 1 dan Timer 0, mengatur respons MCS-51 terhadap level tegangan pada input external interrupt, serta memberikan tanda flag jika telah ada sinyal interrupt external. Penjelasan selengkapnya mengenai hal ini dapat dilihat pada bab yang bersangkutan. Bit-bit register ini adalah :

TF1	TR1	TF0	TR0	IE1	IT1	IE0	IT0
(MSB)							(LSB)

Fungsi dari bit-bit register ini dapat dilihat pada tabel 4.6 :

Tabel 4.6. Fungsi bit-bit pada register TCON

Simbol	Posisi	Nama dan Arti
TF1	TCON.7	Timer 1 overflow flag. Bit ini di-set oleh hardware pada saat terjadi overflow di timer/counter 1. Bit tersebut akan otomatis di-clear oleh hardware pada saat mikrokontroler mengeksekusi program pelayanan interrupt Timer 1.
TR1	TCON.6	Timer 1 run control bit, untuk membuat ON/OFF Timer/counter 1
TF0	TCON.5	Timer 0 overflow flag. Bit ini di-set oleh hardware pada saat terjadi overflow di timer/counter 0. Bit tersebut akan otomatis di-clear oleh hardware pada saat mikrokontroler mengeksekusi program pelayanan interrupt Timer 0.
TR0	TCON.4	Timer 0 run control bit, untuk membuat ON/OFF Timer/counter 0
IE1	TCON.3	Interrupt Edge 1 =1 menunjukkan adanya sinyal interrupt pada pin external interrupt 1
IT1	TCON.2	Type interrupt 1 IT1 = 1 : falling edge triggered interrupt IT1 = 0 : low level triggered interrupt
IE0	TCON.1	Interrupt Edge 0 =1 menunjukkan adanya sinyal interrupt pada pin eksternal interrupt 0
IT0	TCON.0	Type interrupt 0 IT0 = 1 : falling edge triggered interrupt IT0 = 0 : low level triggered interrupt

n. Register TMOD (Timer/Counter Mode). Register yang memiliki address 089h berfungsi untuk mengontrol mode Timer 1 dan Timer 0. Bit-bit register ini adalah :

GATE	C/-T	M1	M0		GATE	C/-T	M1	M0
(MSB)								(LSB)
T i m e r 1				T i m e r 0

Fungsi dari bit-bit register ini dapat dilihat pada tabel 4.7 :

Tabel 4.7. Fungsi bit-bit pada register TMOD

Bit	Fungsi
GATE	untuk menentukan apakah timer/counter dikontrol oleh hardware ataukah software GATE = 1 : hardware control : timer/counter x aktif jika pin INTx dalam kondisi high dan TRx pada register TCON diaktifkan GATE = 0 : software control : timer/counter x aktif jika TRx pada register TCON diaktifkan
C/-T	counter/timer mode
M1	selector mode
M0	selector mode

Tabel 4.8. Mode operasi timer/counter

M1	M0	Mode Operasi
0	0	13-bit timer (kompatible dengan MCS-48)
0	1	16 - bit timer/counter
1	0	8 - bit auto-reload timer/counter
1	1	(Timer 0) : TL0 berfungsi sebagai 8 - bit timer/counter yang dikontrol oleh control bit Timer 0 yang standard, sedangkan TH0 adalah 8-bit timer yang dikontrol oleh control bit Timer 1. Pada mode ini Timer/counter 1 berhenti beroperasi

o. Register T2CON (Timer/Counter 2 Control). Register ini hanya dipunyai oleh 8052, dengan address 0C8h berfungsi untuk mengontrol fungsi Timer 2. Bit-bit register ini adalah :

TF2	EXF2	RCLK	TCLK	EXEN2	TR2	C/-T2	CP/-RL2
(MSB)							(LSB)

Tabel 4.9 Bit-bit kontrol Timer/Counter 2

Simbol	Posisi	Nama dan Arti
TF2	T2CON.7	Timer 2 overflow flag. Bit ini di-set oleh hardware pada saat terjadi overflow di timer/counter 1. Bit tersebut akan otomatis di-clear oleh hardware pada saat mikrokontroler mengeksekusi program pelayanan interrupt Timer 2.
EXF2	T2CON.6	Timer 1 run control bit, untuk membuat ON/OFF Timer/counter 1
RCLK	T2CON.5	Timer 0 overflow flag. Bit ini di-set oleh hardware pada saat terjadi overflow di timer/counter 0. Bit tersebut akan otomatis di-clear oleh hardware pada saat mikrokontroler mengeksekusi program pelayanan interrupt Timer 0.
TCLK	T2CON.4	Timer 0 run control bit, untuk membuat ON/OFF Timer/counter 0
EXEN2	T2CON.3	timer 2 external enable flag = 1 : mengijinkan capture atau auto reload saat terjadi transisi negatif pada pin T2EX, jika timer 2 tidak sedang digunakan untuk memberikan clock pada serial port. = 0 : mengabaikan perubahan level tegangan pada PIN T2EX
TR2	T2CON.2	TR2 = 1 : start timer 2 TR2 = 0 : stop timer 2
C/-T2	T2CON.1	Memilih mode timer/counter 2
CP/-RL2	T2CON.0	Capture/Reload flag = 1 : capture terjadi saat transisi negatif pada T2EX, jika EXEN2= 1 = 0 : auto-reload terjadi saat timer 2 overflow atau saat transisi negatif pada T2EX, jika EXEN2= 1

p. Register SCON (Serial Port Control). Register ini memiliki address 098h berfungsi untuk mengontrol fungsi Serial Port. Bit-bit register ini adalah :

SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	RI
(MSB)							(LSB)

Tabel 4.10 Bit-bit kontrol Serial Port

Simbol	Posisi	Nama dan Arti
SM0	SCON.7	Bit Pemilih mode Serial Port
SM1	Scon.6	Bit Pemilih mode Serial Port
SM2	Scon.5	Mengijinkan komunikasi multiprosesor pada mode 2 dan 3. Penjelasan selengkapnya lihat bab mengenai serial port
REN	Scon.4	Reception Enable : menghidup/matikan penerimaan data serial
TB8	Scon.3	bit ke-9 yang akan dikirimkan (mode 2 dan 3)
RB8	Scon.2	bit ke-9 yang diterima (untuk mode 2 dan 3) sedangkan pada mode 1 bit ini adalah stop bit jika SM2=0
TI	Scon.1	Transmit interrupt flag : diset oleh hardware pada akhir waktu bit ke-8 untuk mode 0, atau pada awal stop bit pada mode-mode yang lain. Flag ini hanya bisa di-clear oleh software
RI	Scon.0	Receive interrupt flag : diset oleh hardware pada akhir waktu bit ke-8 untuk mode 0, atau pada setengah jalan selama waktu stop bit untuk mode yang lain. Flag ini hanya bisa di-clear oleh software