a) Memahami prinsip
kerja UART, SPI, dan I2C
b) Mengaplikasikan protokol
komunikasi UART, SPI, dan I2C pada Arduino
3.4.1 Universal Asynchronous Receiver
Transmitter (UART)
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras
komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit
serial. UART biasanya berupa sirkuit
terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat
periperal.
Cara Kerja Komunikasi UART
Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.
3.4.1
Serial Peripheral Interface (SPI)
Serial
Peripheral Interface ( SPI ) merupakan salah satu mode komunikasi serial synchrounous kecepatan
tinggi yang dimiliki
oleh ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan
3 jalur yaituMOSI, MISO, dan SCK. Melalui komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroller
maupun antara mikrokontroller dengan peripheral lain di luar mikrokontroler.
MOSI : Master Output Slave Input Artinya jika dikonfigurasi
sebagai master maka pin MOSI sebagai
output tetapi jika dikonfigurasi
sebagai slave maka pin MOSI sebagai input.
MISO : Master Input Slave Output Artinya jika dikonfigurasi
sebagai master maka pin MISO sebagai
input tetapi jika dikonfigurasi sebagai
slave maka pin MISO sebagai
output.
SCLK : Clock Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK
berlaku sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai
slave maka pin CLK berlaku
sebagai input.
SS/CS : Slave Select/ Chip Select adalah jalur master
memilih slave mana yang akan dikirimkan data.
Sinyal
clock dialirkan dari master ke slave yang berfungsi untuk sinkronisasi. Master
dapat memilih slave mana yang akan dikirimkan data melalui slave select,
kemudian data dikirimkan dari master ke slave melalui MOSI. Jika master butuh
respon data maka slave akan mentransfer data ke master
melalui MISO.
3.4.1
Inter Integrated Circuit (I2C)
Inter Integrated Circuit atau sering disebut
I2C adalah standar komunikasi serial dua arahmenggunakan
dua saluran yang didisain 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 dimana saat pada SDA
beralih dari logika high ke low sebelum SCL.Kondisi stop dimana saat
pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.
R/W bit berfungsi
untuk 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 berfungsi sebagai pemberi kabar jika
data frame ataupun address frame telahditerima receiver.
3.4.1
Arduino
Arduino
adalah kit elektronik atau papan rangkaian
elektronik open source yang di dalamnya
terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita
gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan 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
:
|
Microcontroller ATmega328P |
|
Operating Voltage 5
V |
|
Input Voltage
(recommended) 7 – 12 V |
|
Input Voltage (limit) 6
– 20 V |
|
Digital I/O Pins 14 (of
which 6 provide PWM output) |
|
PWM Digital I/O Pins 6 |
|
Analog Input Pins 6 |
|
DC Current per I/O
Pin 20
mA |
|
DC Current for 3.3V Pin 50 mA |
|
Flash Memory 32 KB of which 0.5 KB used by bootloader |
|
SRAM 2 KB |
|
EEPROM 1 KB |
|
Clock Speed 16 MHz |
A. BAGIAN-BAGIAN ARDUINO UNO
1.
POWER USB
Digunakan untuk
menghubungkan Papan Arduino
dengan komputer lewat koneksi USB.
2.
POWER JACK
Supply atau sumber listrik
untuk Arduino dengan
tipe Jack. Input DC
5 - 12 V.
3.
Crystal Oscillator
Kristal ini digunakan
sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah
cetak menunjukkan 16000
atau 16000 kHz, atau 16 MHz.
4.
Reset
Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.
5.
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.
6.
Analog Pins
Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog
A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal
atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi
nilai digital.
7. LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan
Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
B. BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG
1. 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).
2.
ROM
ROM (Read-only
Memory) adalah perangkat
keras pada computer
yang dapat menyimpandata secara permanen tanpa
harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM
terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.
3.1
Prosedur Percobaan
1.
Percobaan 1 Komunikasi UART
1) Hardware
2) Rangkaian Percobaan
3) LISTING PROGRAM
//MASTER
#define button 2 //Deklarasi pin 2 untuk button
void setup() //Semua kode dalam fungsi
ini dieksekusi sekali
{
pinMode(button,INPUT_PULLUP); Serial.begin(9600); //Set baud rate 9600
}
void loop()
//Semua kode dalam fungsi ini dieksekusi berulang
{
int nilai = digitalRead(button);
//ditekan if(nilai == 0)
{
Serial.print("1");
}
else
{
Serial.print("2");
}
delay(200);
}
//SLAVE
#define led 12 //Deklarasi pin 12 untuk LED
void setup()
//Semua kode dalam fungsi ini dieksekusi sekali
{
pinMode(led,OUTPUT); //Deklarasi LED sebagai output
Serial.begin(9600); //Set baud rate 9600
}
void loop() //Semua program
dalam fungsi ini dieksekusi
berulang
{
if(Serial.available()>0)
{
int data =
Serial.read();
if(data=='1') //Jika
data yang dikirimkan berlogika
{
digitalWrite(led,HIGH); //LED menyala
}
else
{
digitalWrite(led,LOW); //LED mati
}
}
}
4) Flowchart
2.
Percobaan 2 Komunikasi SPI
1)
Hardware
2) Rangkaian Percobaan
3) Listing Program
//MASTER
#include
<SPI.h>
void setup (void) {
Serial.begin(115200);
//set
baud rate to 115200 for usartdigitalWrite(SS, HIGH);
//
disable Slave SelectSPI.begin ();
SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8);//divide the clock by 8
}
void loop
(void)
{char c;
digitalWrite(SS, LOW); // enable Slave Select
// send test string
for (const
char * p = "Hello, world!\r" ; c = *p; p++)
{
SPI.transfer (c); Serial.print(c);
}
digitalWrite(SS, HIGH);
// disable Slave
Selectdelay(2000);
}
//SLAVE
#include
<SPI.h>
char buff [50]; volatile byte indx;
volatile boolean process;
void setup (void) { Serial.begin (115200);
pinMode(MISO, OUTPUT);
// have to send on master in so it set as output SPCR |=
_BV(SPE); // turn on SPI in
slave mode
indx
= 0; // buffer emptyprocess = false;
SPI.attachInterrupt(); // turn on interrupt
}
ISR (SPI_STC_vect)
// SPI interrupt routine
{
byte
c = SPDR; // read byte from SPI Data Registerif (indx < sizeof buff) {
buff [indx++]
= c; // save data in the next index in the array buff
if (c == '\r') //check for the end of the word
process = true;
}
}
void loop (void)
{if (process) {
process
= false; //reset the process Serial.println
(buff); //print the array on serial monitorindx= 0; //reset
button to zero
}
}
4) Flowchart
3.
Percobaan 3Komunikasi I2C
1)
Hardware
2) Rangkaian Percobaan
3) Listing Program
//MASTER
#include <Wire.h>
#define MASTER_ADDR 9
int
analogPin = 0; int val = 0;
void setup() { Wire.begin();
}
void loop() { delay(50);
val = map(analogRead(analogPin), 0, 1023, 255, 1);
Wire.beginTransmission(MASTER_ADDR); Wire.write(val);
Wire.endTransmission();
//SLAVE
#include
<Wire.h> #define SLAVE_ADDR 9
int LED =
13; int rd;
int br;
void setup() {
pinMode(LED,
OUTPUT); Wire.begin(SLAVE_ADDR); Wire.onReceive(receiveEvent);
Serial.begin(9600); Serial.println("I2C Slave demo");
}
void receiveEvent(){ rd = Wire.read(); Serial.println(rd);
}
void loop() { delay(50);
br = map(rd, 1, 255, 100, 2000);
digitalWrite(LED, HIGH); delay(br); digitalWrite(LED, LOW); delay(br);
}
4) Flowchart
