a) Memahami prinsip kerja UART, SPI, dan I2C
b) Mengaplikasikan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C pada Arduino
Arduino
LED
Potensiometer
A. 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.
Serial Peripheral Interface ( SPI ) merupakan salah satu mode komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, 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.
Cara Kerja Komunikasi SPI
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.
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan 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 telah diterima receiver.
D. 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 |
BAGIAN-BAGIAN ARDUINO UNO
POWER USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi 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.
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.
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.
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.
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 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.
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.
LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.
E. LED
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.
F. Resistor
Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.
Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.
Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :
Tabel Kode Warna Resistor
Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :
Cara menghitung nilai resistor 4 gelang
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.
Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.
Contoh-contoh perhitungan lainnya :
Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi
Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)
Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut
Contoh :
Gelang ke 1 : Coklat = 1
Gelang ke 2 : Hitam = 0
Gelang ke 3 : Hijau = 5
Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105
Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%
Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.
Contoh-contoh perhitungan lainnya :
Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi
Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi
Cara menghitung Toleransi :
2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =
2200 – 5% = 2.090
2200 + 5% = 2.310
ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm
G. Potensiometer
Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Sebuah Potensiometer (POT) terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah) adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah Potensiometer.
H. Power Supply
Dalam bahasa Indonesia, Power Supply berarti Sumber Daya. Fungsi dari power supply adalah memberikan daya arus listrik ke berbagai komponen. Sumber energi listrik yang berasal dari luar masih berbentuk alternating current (AC). Ketika energi listrik masuk ke power supply, maka energi listrik akan dikonversi menjadi bentuk direct current (DC). Daya DC inilah yang kemudian disalurkan ke semua komponen yang ada di dalam chasing komputer agar dapat bekerja.
1. Pastikan semua supply dalam keadaan off
2. Hubungkan jumper seperti rangkaian dibawah
3. Buatlah listing program yang telah ada pada modul
4. periksakan rangkaian kepada asisten yang mengawas
5. Hidupkan semua supply
6. Upload program dari laptop ke modul
7. Tekan tombol Reset
8. Amati percobaan, jika tidak sesuai perbaiki rangkaian atau program
9. Jika sesuai, maka selesai dan demokan pada asisten yang mengawas
10.Jelaskan prinsip kerja + program dan hubungan keduanya kepada asisten
11.Demokan ke pembimbing praktikum
12.Matikan supply
2. Hubungkan jumper seperti rangkaian dibawah
3. Buatlah listing program yang telah ada pada modul
4. periksakan rangkaian kepada asisten yang mengawas
5. Hidupkan semua supply
6. Upload program dari laptop ke modul
7. Tekan tombol Reset
8. Amati percobaan, jika tidak sesuai perbaiki rangkaian atau program
9. Jika sesuai, maka selesai dan demokan pada asisten yang mengawas
10.Jelaskan prinsip kerja + program dan hubungan keduanya kepada asisten
11.Demokan ke pembimbing praktikum
12.Matikan supply
Push Button
LED
//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
}
}
}
Rangkaian pada percobaan kali in terdiri dari dua buah Arduino uno; yang perta,a sebagai master dan yang kedua sebagai slave. Juga terdapat push button. Pertama-tama push button terhubung dengan pin 2 atau input yang terdapat paa arduino uno master. Ketika push button ditekan maka akan menghasilkan logika 0 atau low pada inpunt 2 arduino master. Sesuai dengan listing program, baud rate atau kecepatan transmisi data adalah 9600. dan juga jika input dari push button bernilai low atau 0 (saat tombol ditekan), maka data yang ditransmisikan ke rx pada arduino uno slave adalah data berupa angka 1. Angka satu yang diterima rx dari arduino slave ini akan diproses lagi di dalam mikrokontroler slave. Jika yang ditreima angka satu maka output 12 akan berlogika high dan lampu led pun menyala.
Sedikit penjelasan tentang input_pullup dan push button. Tombol tekan atau sakelar menghubungkan dua titik di sirkuit saat Anda menekannya. Saat tombol tekan terbuka (tidak ditekan) tidak ada hubungan antara kedua kaki tombol. Karena pull-up internal pada pin 2 aktif dan terhubung ke 5V, kita membaca HIGH ketika tombol terbuka. Ketika tombol ditutup, Arduino membaca LOW karena koneksi ke ground selesai.
Percobaan kali in merupakan contoh tentang cara kerja UART (Universal Asychrhonous Receiver-Trannsmiter).
g. video [kembali]
