MODUL 3




1. Pendahuluan [ kembali ]

    a) Asistensi dilakukan 1x 
    b) Praktikum dilakukan 1x

Dalam dunia teknologi modern, komunikasi antar-perangkat elektronik menjadi landasan fundamental bagi berbagai aplikasi. Tanpa sistem komunikasi yang efisien, perangkat elektronik tidak dapat berinteraksi dan bertukar informasi secara efektif. Salah satu metode komunikasi yang umum digunakan dalam mikrokontroler dan sistem tertanam (embedded systems) adalah melalui protokol UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter), SPI (Serial Peripheral Interface), dan I2C (Inter-Integrated Circuit).

Protokol UART

UART merupakan protokol komunikasi serial asinkron yang populer digunakan untuk transmisi data point-to-point. Protokol ini memungkinkan satu perangkat untuk mengirim data ke perangkat lain secara berurutan, bit demi bit, tanpa memerlukan sinyal clock eksternal. UART umumnya digunakan untuk komunikasi jarak pendek, seperti menghubungkan mikrokontroler dengan perangkat peripheral seperti sensor, LCD, atau GPS.

Protokol SPI

SPI adalah protokol komunikasi serial sinkron yang menawarkan kecepatan transfer data yang lebih tinggi dibandingkan UART. Protokol ini menggunakan sinyal clock eksternal untuk menyinkronkan transfer data antar perangkat. SPI umumnya digunakan untuk menghubungkan mikrokontroler dengan perangkat peripheral yang membutuhkan transfer data berkecepatan tinggi, seperti memori flash, konverter analog-ke-digital (ADC), atau konverter digital-ke-analog (DAC).

Protokol I2C

I2C adalah protokol komunikasi serial dua kawat yang hemat daya dan ideal untuk menghubungkan beberapa perangkat ke satu bus data. Protokol ini menggunakan sistem addressing master-slave, di mana satu perangkat bertindak sebagai master dan dapat berkomunikasi dengan beberapa perangkat slave. I2C umumnya digunakan untuk menghubungkan mikrokontroler dengan berbagai sensor, aktuator, dan chip lainnya dalam sistem tertanam.

Memilih Protokol yang Tepat

Pilihan protokol komunikasi yang tepat untuk aplikasi tertentu tergantung pada beberapa faktor, seperti:

  • Kecepatan transfer data:
    • UART cocok untuk kecepatan data rendah hingga menengah.
    • SPI menawarkan kecepatan data yang lebih tinggi.
    • I2C umumnya lebih lambat dibandingkan UART dan SPI, namun ideal untuk komunikasi multi-perangkat.
  • Jumlah perangkat:
    • UART dan SPI ideal untuk komunikasi point-to-point.
    • I2C mendukung komunikasi multi-perangkat.
  • Kompleksitas:
    • UART dan SPI relatif sederhana untuk diimplementasikan.
    • I2C membutuhkan pertimbangan addressing master-slave.
  • Jarak:
    • UART dan SPI umumnya digunakan untuk komunikasi jarak pendek.
    • I2C dapat digunakan untuk komunikasi jarak yang lebih jauh dengan kabel yang lebih tipis.

2. Tujuan [ kembali ]

    a) Memahami prinsip kerja UART, SPI, dan I2C 
    b) Mengaplikasikan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C 

    3. Alat dan bahan[ kembali ]

    a) Modul Arduino 

    b) Dipswitch 


    c) LED 



    d) Seven Segment 


    4. Dasar Teori [Kembali]


    Dip Switch


    DIP switch, atau Dual Inline Package switch, adalah jenis saklar yang terdiri dari beberapa saklar kecil yang terpasang dalam paket berbentuk baris ganda pada rangkaian elektronik terpadu atau modul. Setiap saklar memiliki dua posisi, ON dan OFF, yang digunakan untuk konfigurasi atau pengaturan pada perangkat elektronik, seperti menetapkan alamat atau parameter lainnya. DIP switch umumnya memberikan kemudahan penggunaan tanpa memerlukan keahlian khusus dalam pengaturan, meskipun beberapa pengembang kini beralih ke metode konfigurasi yang lebih canggih.
    DIP switch, atau Dual Inline Package switch, bekerja berdasarkan prinsip sederhana saklar elektronik yang dapat berada dalam dua posisi, ON (hidup) atau OFF (mati). Dalam konteks penggunaannya pada rangkaian terpadu atau modul, setiap saklar DIP switch merepresentasikan satu bit informasi. Ketika saklar dalam posisi ON, itu menghubungkan pin terkait, sementara posisi OFF memutuskan hubungan. Pengaturan atau konfigurasi tertentu dapat dicapai dengan mengatur posisi ON atau OFF dari masing-masing saklar DIP switch sesuai dengan kebutuhan aplikasi. DIP switch sering digunakan untuk pengaturan alamat atau parameter lainnya dalam rangkaian elektronik tanpa memerlukan pemrograman atau perangkat lunak tambahan.


    LED (Light Emiting Diode)

    LED adalah suaatu semikonduktor yang memancarkan cahaya, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati LED. Ini menyebabkan LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.


    Seven Segment


    Layar tujuh segmen ini seringkali digunakan pada jam digital, meteran elektronik, dan perangkat elektronik lainnya yang menampilkan informasi numerik. Layar tujuh segmen ini terdiri dari 7 buah LED yang membentuk angka 8 dan 1 LED untuk titik/DP. Angka yang ditampilkan di seven segmen ini dari 0-9. Cara kerja dari seven segmen disesuaikan dengan LED. LED merupakan komponen diode yang dapat memancarkan cahaya. kondisi dalam keadaan ON jika sisi anode mendapatkan sumber positif dari Vcc dan katode mendapatkan sumber negatif dari ground.

    Arduino

    Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggungakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.

    Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :

    Arduino Uno

    Bagian-bagian arduino uno:

    - Power USB

    Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

    - Power jack

    Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

    - Crystal Oscillator

    Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

    - Reset

    Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

    - Digital Pins I / O

    Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika (0 atau 1). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

    - Analog Pins

    Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu, dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

    - LED Power Indicator

    Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.


    Bagian - bagian pendukung:

    - RAM

    RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory).

    - ROM

    ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

    Block Diagram Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO


    Adapun block diagram mikrokontroler ATMega 328P dapat dilihat pada gambar berikut:


    Block diagram dapat digunakan untuk memudahkan / memahami bagaimana kinerja dari mikrokontroler ATMega 328P.


    Rangkaian Mikrokontroler ATMega 328P pada Arduino UNO



    Teori Serial Komunikasi
    UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)


    UART adalah bagian perangkat keras komputer yang digunakan untuk menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. Ini adalah sirkuit terintegrasi yang umumnya digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.
    Cara Kerja Komunikasi UART:
    Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART. Pada UART, data ditambahkan dengan start bit, parity bit, dan stop bit untuk membentuk satu paket data. Kemudian, paket data ditransmisikan secara serial dari Tx (Transmitter) UART ke Rx (Receiver) UART. Rx UART kemudian mengonversi data dan menghapus bit tambahan, lalu mentransfernya secara parallel ke data bus penerima.

    Serial Peripheral Interface (SPI)


    SPI adalah mode komunikasi serial synchronous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan tiga jalur: MOSI, MISO, dan SCK. Melalui SPI, data dapat saling dikirimkan antara mikrokontroller atau antara mikrokontroller dengan peripheral lain di luar mikrokontroler.
    Cara Kerja Komunikasi SPI:
    Sinyal clock dialirkan dari master ke slave untuk sinkronisasi. Master memilih slave yang akan dikirimkan data melalui jalur slave select, kemudian data dikirimkan dari master ke slave melalui MOSI. Jika master memerlukan respon data, slave akan mentransfer data ke master melalui MISO.

    Inter Integrated Circuit (I2C)


    I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didesain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya.
    Cara Kerja Komunikasi I2C:
    Pada I2C, data ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data Frame 1, Data Frame 2, dan kondisi Stop. Kondisi start terjadi saat SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL. Kondisi stop terjadi saat SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL. R/W bit menentukan apakah master mengirim data ke slave atau meminta data dari slave (logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta data dari slave). ACK/NACK bit memberikan konfirmasi jika data frame atau address frame telah diterima oleh receiver.



    Komentar

    Posting Komentar

    Postingan populer dari blog ini

    Gambar
     Senin , 28 Maret 2022 BAHAN PRESENTASI  MATAKULIAH ELEKTRONIKA 2022 Ruri Nabillah 2110951043 Elektronika B Dosen Pengampu : Darwison,M.T Refrensi : 1.  Darwison,2010,"Teori,Simulasi dan Aplikasi Elektronika",Jilid 1,ISBN 978-602-9081-10-7,CV Ferila,Padang 2.  Darwison,2010,"Teori,Simulasi dan Aplikasi Elektronika",Jilid 2,ISBN 978-602-9081-10-8,CV Ferila,Padang 3.  Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky,Electronic Devices and Circuit Theory,Pearson,2013 4.  Jimmie J. Cathey,Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill,2002 5.  Keith Brindley,Starting Electronics,Newness 3rd Editiom, 2005 6.  lan R. Sinclaie and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness,2007 7.  John M, Hughes,Practical Electronics: Components and Techniques, O'Reilly Media, 2015
    Baca selengkapnya