Mikroprosesor

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Mikroprosesor Mikroprosesor adalah gabungan 2 kata yaitu mikro dan prosesor. Jadi,

mikroprosesor adalah sebuah alat yang berukuran kecil yang digunakan untuk memproses data secara digital. Selain berukuran kecil, mikroprosesor memiliki kemampuan komputasi yang lebih rendah dibandingkan dengan komputer yang digunakan. Mikroprosesor secara umum terdiri dari: ALU (Arithmetic Logic Unit), Control and Timing Unit, dan Array Register (Register Larik). ALU berfungsi sebagai bagian yang melakukan operasi aritmatik dan logika dalam memproses data. Bagian ini yang melakukan operasi bagian dalam mikroprosesor. Sedangkan Register Larik berfungsi untuk menyimpan data sementara hasil proses oleh mikroprosesor. Fungsinya hampir sama dengan piranti memori mikroprosesor dengan perbedaan bahwa: Memori berada diluar mikroprosesor sedangkan register berada didalam mikroprosesor, Memori diidentifikasi dengan alamat sedangkan register diidentifikasi oleh nama register oleh mikroprosesor. Bagian Timing & Control berfungsi sebagai pembangkit daur-waktu untuk antarmuka dengan peripheral pada bus alamat, data dan kontrol. Selain itu mengendalikan bus-bus tambahan lainnya seperti interupsi, DMA dan lain sebagainya, tergantung arsitektur mikroprosesor itu sendiri. Arsitektur mikroprosesor pada saat ini banyak ragamnya, mulai yang paling sederhana hingga yang komplek. Dalam pembahasan ini akan dijelaskan tentang arsitektur mikroprosesor 8085. 1.1.1 Arsitektur mikroprosesor 8085 Mikroprosesor 8085 merupakan mikroprosesor 8bit produksi INTEL, diluncurkan sekitar tahun 1970. Lebih jelasnya lihat situs Sejarah Mikroprosesor INTEL. Pada jamannya sempat dijadikan sebagai mikroprosesor standar untuk sistem operasi CP/M. Arsitektur mikroprosesor INTEL 8085 diperlihatkan dalam gambar berikut ini: 1

Sumber: Lembar Data INTEL 8085 Mikroprosesor 8085 ini dikemas dalam bentuk DIP (Dual Inline Package) dengan jumlah penyemat sebanyak 40 buah. Dibandingkan pendahulunya 8080, mikroprosesor 8085 hanya membutuhkan sumber tegangan.

Susunan penyemat mikroprosesor 8085 Mikroprosesor 8085 memiliki jumlah Bus Alamat sebanyak 16bit dengan demikian dapat mengakses memori secara langsung sebanyak 216 alamat memori atau sebanyak 65535 alamat, sering disebut sebagai 64K x 8Bit atau 64KByte memori

2

secara langsung. Jumlah Bus Data adalah 8bit, dengan demikian dapat menghubungi peripheral dengan lebar data (Data Path Width) 8bit. Mikroprosesor ini tidak memiliki buas alamat 16bit secara terpisah, melainkan bus alamat byte terendah (low significant byte) yaitu A0..A7 dimultiplek dengan Bus Data D0..D7. Dengan demikian mikroprosesor 8085 belum siap dijadikan sebagai Unit Mikroprosesor (MPU - Microprocessor Unit). Selain itu bus kontrol peripheral /MEMR, /MEMW, /IOR, dan /IOW belum terpisah sepenuhnya dan harus dibangkitkan dari sinyal kontrol /RD (penyemat 32), /WR (penyemat 31), IO/M (penyemat 34). Agar siap dijadikan sebagai MPU diperlukan beberapa komponen tambahan yaitu rangkaian bus demultiplexer (pemisahan bus D0..D7 dan A0..A7) dan rangkaian dekoder sinyal kontrol. Register yang dimiliki mikroprosesor 8085 adalah: o Register B, C, D, E, H, L. Dapat diperlakukan sebagai register 8bit atau pasangan register 8bit menjadi 16bit yaitu BC, DE dan HL. Register ini disebut sebagai User Register artinya register yang diperuntukkan pengguna agar bisa dilibatkan dalam pemrograman. o Register SP (Stack Pointer), berfungsi sebagai pointer tumpukan yaitu penyimpanan data

dalam

memori

yang

disusun

secara

bertumpuk.

o Register PC (Program Counter), berfungsi sebagai pointer alamat program yang akan dieksekusi. 1.2 Bahasa Assembly Bahasa Assembly adalah bahasa komputer yang kedudukannya di antara bahasa mesin dan bahasa level tinggi misalnya bahasa C atau Pascal. Bahasa C atau Pascal dikatakan sebagai bahasa level tinggi karena memakai kata-kata dan pernyataan yang mudah dimengerti manusia, meskipun masih jauh berbeda dengan bahasa manusia sesungguhnya. Bahasa mesin adalah kumpulan kode biner yang merupakan instruksi yang bisa dijalankan oleh komputer. Sedangkan bahasa Assembly memakai kode Mnemonic untuk menggantikan kode biner, agar lebih mudah diingat sehingga lebih memudahkan penulisan program. Program yang ditulis dengan bahasa Assembly terdiri dari label; kode mnemonic dan lain sebagainya, pada umumnya dinamakan sebagai program sumber (Source Code) yang belum bisa diterima oleh prosesor untuk dijalankan sebagai program, tapi 3

harus diterjemahkan dulu menjadi bahasa mesin dalam bentuk kode biner. Program sumber dibuat dengan program editor biasa, misalnya Note Pad pada Windows atau SideKick pada DOS, selanjutnya program sumber diterjemahkan ke bahasa mesin dengan menggunakan program Assembler.

Bagan kerja proses Assembly 1.2.1 Konstruksi Program Assemble Program sumber dalam bahasa Assembly menganut prinsip 1 baris untuk satu perintah, setiap baris perintah tersebut bisa terdiri atas beberapa bagian (field), yakni bagian Label, bagian mnemonic, bagian operand yang bisa lebih dari satu dan terakhir bagian komentar. Untuk membedakan masing-masing bagian tersebut dibuat ketentuan sebagian berikut: 1.

2.

3.

Masing-masing bagian dipisahkan dengan spasi atau TAB, khusus untuk operand yang lebih dari satu masing-masing operand dipisahkan dengan koma. Bagian-bagian tersebut tidak harus semuanya ada dalam sebuah baris, jika ada satu bagian yang tidak ada maka spasi atau TAB sebagai pemisah bagian tetap harus ditulis. Bagian Label ditulis mulai huruf pertama dari baris, jika baris bersangkutan tidak mengandung Label maka label tersebut digantikan dengan spasi atau TAB, yakni sebagai tanda pemisah antara bagian Label dan bagian mnemonic.

Label mewakili nomor memori-program dari instruksi pada baris bersangkutan, pada saat menulis instruksi JUMP, Label ini ditulis dalam bagian operand untuk menyatakan nomor memori-program yang dituju. Dengan demikian Label selalu mewakili nomor memori-program dan harus ditulis dibagian awal baris instruksi. Disamping Label dikenal pula Symbol, yakni satu nama untuk mewakili satu nilai tertentu dan nilai yang diwakili bisa apa saja tidak harus nomor memori-program. Cara penulisan Symbol sama dengan cara penulisan Label, harus dimulai di huruf pertama 4

dari baris instruksi. Mnemonic (arttinya sesuatu yang memudahkan diingat) merupakan singkatan perintah, dikenal dua macam mnemonic, yakni manemonic yang dipakai sebagai instruksi mengendalikan prosesor, misalnya ADD, MOV, DJNZ dan lain sebagainya. Ada pula mnemonic yang dipakai untuk mengatur kerja dari program Assembler misalnya ORG, EQU atau DB, mnemonis untuk mengatur kerja dari program Assembler ini dinamakan sebagai ‘Assembler Directive’. Operand adalah bagian yang letaknya di belakang bagian mnemonic, merupakan pelangkap bagi mnemonic. Kalau sebuah instrksi di-ibaratkan sebagai kalimat perintah, maka mnemonic merupakan subjek (kata kerja) dan operand merupakan objek (kata benda) dari kalimat perintah tersebut. Tergantung pada jenis instruksinya, operand bisa berupa berbagai macam hal. Pada instruksi JUMP operand berupa Label yang mewakili nomor memori-program yang dituju misalnya LJMP Start, pada instruksi untuk pemindahan/pengolahan data, operand bisa berupa Symbol yang mewakili data tersebut, misalnya ADD A,#Offset. Banyak instruksi yang operandnya adalah register dari prosesor, misalnya MOV A,R1. Bahkan ada pula instruksi yang tidak mempunyai operand, misalnya RET. Komentar merupakan bagian yang sekedar sebagai catatan, tidak berpengaruh pada prosesor juga tidak berpengaruh pada kerja program Assembler, tapi bagian ini sangat penting untuk keperluan dokumentasi.

5

BAB II Perangkat Keras

Perangkat keras mikroprosesor terdiri dari: 1. MPU 8085 2. ROM 8 KB 3. Input unit 4. Output unit Alamat memori pada 0000 H – 1FFF H Input unit pada 32 H Output unit pada 30 H 2.1 Pemetaan Memori Kapasitas memori 8KB = 213 byte Memori memiliki 13 bit bus alamat Mikroprosesor memiliki 16 bit bus alamat A15 0 .. 0

A14 0 .. 0

A13 0 .. 0

A12 0 .. 1

A11 0 .. 1

A10 0 .. 1

ADDRESS DECODER

..

..

..

A2 0 .. 1

A1 0 .. 1

A0 0 .. 1

HEX 0 .. 1

8 KB

MEMORI

Rangkaian Memori Address Decoder

2.2 Pemetaan Input Alamat input pada 32 H 6

Bit

A9

A8

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

32H

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

ADDRESS DECODER

INPUT

Rangkaian Input dan Address Decoder

7

2.3 Pemetaan Output Alamat output pada 30 H Bit

A9

A8

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

30H

0

0

0

0

1

1

0

0

0

0

ADDRESS DECODER

INPUT

Rangkaian Output dan Address Decoder

8

2.4 Skema Perangkat Keras MEMORI ADDRESS DECODER

MPU 8085

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 : A2 A1 A0

A12

:

A0

CS

2764 8 kB

OE WR D0--D7

D7 : D0 MEM R MEM W IOR IOW

INPUT ADDRESS DECODER A1

CS

A0

INPUT RD

D7—D0

OUTPUT ADDRESS DECODER A1

CS

A0

OUTPUT WR

D7—D0

9

BAB III Perangkat Lunak Diberikan tabel seperti berikut: 0AH 0FH 0AH F0H 1AH 00H 05H FFH 20H 00H 40H FFH 50H 00H 00 ket: Urutan program dari atas ke bawah adalah ketentuan delay dalam heksa dan kemudian nyala lampu dari port output yang dikeluarkan melalui port output dalam heksa. Untuk mengatur nyala lampu seperti tabel di atas, maka yang pertama harus kita persiapkan adalah logika pemrograman atau alur algoritma pemrograman yang biasa disebut flowchart. Setelah selesai dengan flowchart, barulah kita mulai dengan listing algoritma progaram dengan menggunakan bahasa asembler.

10

A. Flowchart Flowchart untuk program utama:

start

A

B

A(0FH)

(30H)A

(30H)A

Call dly-1

ACMA

JMP start

(30H)A

Call dly-4

ACMA

Call dly-1

(30H)A

ANI 00

Call dly-2

end

(30H)A

ACMA

Call dly-5

(30H)A

ACMA

(30H)A Call dly-6 ACMA B Call dly-3

A

11

Flow chart untuk sub-program (delay)

DLY-X Bn1

Cn2

CC-1 false

C= 0 true BB-1 false

true

B= 0

RET

12

B.Cara Kerja Cara kerja dari program ini adalah : 1. Isi accumulator sebanyak 0FH. 2. Beri delay sebesar 0AH (10 mS), kemudian keluarkan melalui port 30H. 3. Complementkan isi accumulator menjadi F0H. 4. Kembali ke langkah 2. 5. AND-kan accumulator dengan 00H, dan menjadi 00H. 6. Beri delay sebesar 1AH (26 mS), kemudian keluarkan melalui port 30H. 7. Complementkan isi accumulator menjadi FFH. 8. Beri delay sebesar 05H (5 mS), kemudian keluarkan melalui port 30H. 9. Complementkan isi accumulator menjadi 00H. 10. Beri delay sebesar 20H (32 mS), kemudian keluarkan melalui port 30H. 11. Complementkan isi accumulator menjadi FFH. 12. Beri delay sebesar 40H (64 mS), kemudian keluarkan melalui port 30H. 13. Complementkan isi accumulator menjadi 00H. 14. Beri delay sebesar 50H (80 mS), kemudian keluarkan melalui port 30H. 15. Kembali ke awal. Sedangkan untuk memberikan delay adalah dari setiap ketentuan tabel bisa kita lakukan dengan cara mengisi register B dan C dan kemudian dikosongkan dengan logika seperti flowchart di atas. Cara keja dari delay ini sendiri adalah: 1. Mengisi register B sebanyak n1H. 2. Mengisi register C sebanyak n2H. 3. Kurangi isi register C sampai berisi 00H. 4. Apabila C belum bernilai 00H., kurangi isi register B. 5. Apabila B belum bernilai 00H., kembali ke langkah 2. 6. Apabila B bernilai 00H, kembali ke urutan program utama. Untuk pengisian ke-2 register tersebut digunakan: Program Perintah MVI D,n1 MVI E,n2 DCR E JNZ DLY2 DCR D JNZ DLY1 RET

•

CLOCK CYCLE 7 7 4 10/7 4 10/7 10

TOTAL CC. 7 7n1 4n1n2 n1((n2-1)10+7) 4n1 (n1-1)10+7 10 14n1n2+21n1+11

14n1n2+21n1+11 = X mS

Ket: Karena frekuensi running 1 MHz, maka 1 clock cycle = 10-6 s n1H, n2H diisi sesuai dengan perhitungan yang didapat. X mS adalah delay dalam satuan mili second (10-3 second) yang dikehendaki oleh user. C. Program 13

Setelah flow chart selesai, barulah kita bisa menuliskan atau menterjemahkannya ke dalam bahasa assembler atau bahasa mesin yang dapat dimengerti oleh mikroprosesor. Dan listing dari program tersebut adalah:

START:

MVI A,0Fh CALL DLY-1 OUT 30h CMA CALL DLY-1 OUT 30h ANI 00h CALL DLY-2 OUT 30h CMA CALL DLY-3 OUT 30h CMA CALL DLY-4 OUT 30h CMA CALL DLY-5 OUT 30h CMA CALL DLY-6 OUT 30h JMP START

;=================================== DLY-1: MVI B,30 ISI-1: MVI C,23 KRG-1: DCR C 14

JNZ KRG-1 DCR B JNZ ISI-1 RET ;================================== DLY-2: MVI B,45 ISI-2: MVI C,40 KRG-2: DCR C JNZ KRG-2 DCR B JNZ ISI-2 RET ;================================== DLY-3: MVI B,25 ISI-3: MVI C,13 KRG-3: DCR C JNZ KRG-3 DCR B JNZ ISI-3 RET ;=================================== DLY-4: MVI B,60 ISI-4: MVI C,37 KRG-4: DCR C JNZ KRG-4 DCR B JNZ ISI-4 RET ;================================== DLY-5: MVI B,80 ISI-5: MVI C,56 KRG-5: DCR C JNZ KRG-5 DCR B JNZ ISI-5 RET ;================================== DLY-6: MVI B,100 ISI-6: MVI C,56 KRG-6: DCR C JNZ KRG-6 DCR B JNZ ISI-6 RET END Sedangkan tampilan nyala lampu tersebut adalah: Pola O

00H

15

Pola 1

0FH

Pola 2

F0H

Pola 3

00H

Pola 4

FFH

Pola 5

00H

Pola 6

00H

Pola 7

0FH

Pola 8

F0H

Pola 19

00H

Pola 10

FFH

Pola 11

00H

Pola 12

FFH

Pola 13

00H

Pola 14

0FH

Ket: : Lampu mati : Lampu hidup Pola 0 adalah tampilan sebelum program dijalankan. Saat program dijalankan setelah pola 14, nyala lampu akan kembali ke pola 1

BAB IV Penutup 16

Sekian isi dari makalah ini. Semoga dengan makalah ini kita dapat lebih mengerti tentang mikroprosesor. Bagaimana cara kerja dari mikroprosesor dan cara membuat program sederhana menggunakan bahasa assembler.

17