Dasar teori tentang
mikrokontroler ATMega16, setelah saya melakukan pengumpulan data buat
penelitian yang didalamnya ada ATMega16 walaupun cuma sekilas, saya pikir
lumayanlah bisa share dasar teori ATMega16, pasti tahukan mikrokontroler itu apa, disini mikrokontroler yang dibahas adalah tentang salah satu
mikrokontroler AVR buatan Atmel, yaitu ATMega16 yang mengacu pada datasheet ATMega16, sebenarnya apa kelebihan
mikrokontroler ini....
Mikrokontroler adalah
sebuah sistem komputer lengkap dalam satu chip. Mikrokontroler lebih dari
sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM
(Read-Only Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa port masukan maupun
keluaran, dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital
converter), DAC (Digital to Analog converter) dan serial komunikasi.
Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler
AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instuction Set Compute) 8 bit
berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR dapat
dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx, ATMega dan
ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori,
peripheral, dan fiturnya Seperti mikroprosesor pada umumnya, secara internal
mikrokontroler ATMega16 terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and
Logical Unit (ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi,
dan pewaktu serta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor,
mikrokontroler menyediakan memori dalam chip yang sama dengen prosesornya (in
chip).
Arsitektur ATMega16 Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent), adapun blog diagram arsitektur ATMega16. Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz.2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.5. User interupsi internal dan eksternal6. Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai komunikasi serial7. Fitur Peripheral • Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode compare • Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare, dan mode capture • Real time counter dengan osilator tersendiri • Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog • 8 kanal, 10 bit ADC • Byte-oriented Two-wire Serial Interface • Watchdog timer dengan osilator internal
Arsitektur ATMega16 Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent), adapun blog diagram arsitektur ATMega16. Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz.2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.5. User interupsi internal dan eksternal6. Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai komunikasi serial7. Fitur Peripheral • Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan mode compare • Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare, dan mode capture • Real time counter dengan osilator tersendiri • Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog • 8 kanal, 10 bit ADC • Byte-oriented Two-wire Serial Interface • Watchdog timer dengan osilator internal
Konfigurasi Pin ATMega16 Konfigurasi pin mikrokontroler Atmega16
dengan kemasan 40.
Dari gambar tersebut dapat terlihat ATMega16 memiliki 8 Pin untuk
masing-masing Port A, Port B, Port C, dan Port D.
Deskripsi Mikrokontroler ATMega16• VCC (Power Supply) dan
GND(Ground)• Port A (PA7..PA0)Port A berfungsi sebagai input
analog pada konverter A/D. Port A juga sebagai suatu port I/O 8-bit dua
arah, jika A/D konverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat menyediakan
resistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit). Port A
output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink
tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai
input dan secara eksternal ditarik rendah, pin–pin akan memungkinkan arus
sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Port A adalah
tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
• Port B (PB7..PB0)Pin B adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pin B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, Pin B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
• Port C (PC7..PC0)Pin C adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pin C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. pin C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
• Port D (PD7..PD0)Pin D adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pin D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin D yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.• RESET (Reset input) • XTAL1 (Input Oscillator)• XTAL2 (Output Oscillator)• AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk Port A dan Konverter A/D.• AREF adalah pin referensi analog untuk konverter A/D.
Peta Memori ATMega16 Memori Program Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM untuk menyimpan data. ATMega16 memiliki 16K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Instruksi ATMega16 semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x 16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan aplikasi. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor.
Memori Data (SRAM) Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose register menempati alamat data terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari $20 hingga $5F. Memori I/O merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F digunakan untuk SRAM internal.
• Port B (PB7..PB0)Pin B adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pin B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, Pin B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
• Port C (PC7..PC0)Pin C adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pin C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. pin C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
• Port D (PD7..PD0)Pin D adalah suatu pin I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pin D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin D yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.• RESET (Reset input) • XTAL1 (Input Oscillator)• XTAL2 (Output Oscillator)• AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk Port A dan Konverter A/D.• AREF adalah pin referensi analog untuk konverter A/D.
Peta Memori ATMega16 Memori Program Arsitektur ATMega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data dan memori program. Selain itu, ATMega16 memiliki memori EEPROM untuk menyimpan data. ATMega16 memiliki 16K byte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Instruksi ATMega16 semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x 16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan aplikasi. Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor.
Memori Data (SRAM) Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose register menempati alamat data terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari $20 hingga $5F. Memori I/O merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F digunakan untuk SRAM internal.
Memori Data EEPROM ATMega16 terdiri dari 512 byte memori data
EEPROM 8 bit, data dapat ditulis/dibaca dari memori ini, ketika catu daya
dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada
memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile.
Alamat EEPROM mulai dari $000 sampai $1FF.
Analog To Digital Converter AVR ATMega16 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan resolusi 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapat dikonfigurasi, baik single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATMega16 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau (noise) yang amat fleksibel sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri. ADC pada ATMega16 memiliki fitur-fitur antara lain : • AREF adalah pin referensi analog untuk konverter A/D. • Resolusi mencapai 10-bit • Akurasi mencapai ± 2 LSB • Waktu konversi 13-260μs • 8 saluran ADC dapat digunakan secara bergantian • Jangkauan tegangan input ADC bernilai dari 0 hingga VCC • Disediakan 2,56V tegangan referensi internal ADC • Mode konversi kontinyu atau mode konversi tunggal • Interupsi ADC complete • Sleep Mode Noise cancelerProses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi, formal data keluaran, dan modus pembacaan. Register-register yang perlu diatur adalah sebagai berikut:• ADC Control and Status Register A – ADCSRA.ADEN : 1 = adc enable, 0 = adc disableADCS : 1 = mulai konversi, 0 = konversi belum terjadiADATE : 1 = auto trigger diaktifkan, trigger berasal dari sinyal yang dipilih (set pada trigger SFIOR bit ADTS). ADC akan start konversi pada edge positif sinyal trigger.ADIF : Diset ke 1, jika konversi ADC selesai dan data register ter-update. Namun ADC Conversion Complete Interrupt dieksekusi jika bit ADIE dan bit-I dalam register SREG diset.ADIE : Diset 1, jika bit-I dalam register SREG di-set.ADPS[0..2]: Bit pengatur clock ADC, faktor pembagi 0 … 7 = 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128.
• ADC Multiplexer-ADMUXREFS 0, 1 : Pemilihan tegangan referensi ADC00 : Vref = Aref01 : vref = AVCC dengan eksternal capasitor pada AREF10 : vref = internal 2.56 volt dengan eksternal kapasitor pada AREFADLAR : Untuk setting format data hasil konversi ADC, default = 0
• Special Function IO Register-SFIORSFIOR merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC, apakah dari picu eksternal atau dari picu internal.
ADTS[0...2] : Pemilihan trigger (pengatur picu) untuk konversi ADC, bit-bit ini akan berfungsi jika bit ADATE pada register ADCSRA bernilai 1. Konfigurasi bitADTS[0...2] : dapat dilihat pada Tabel 2.1.ADHSM : 1. ADC high speed mode enabled. Untuk operasi ADC, bit ACME, PUD, PSR2 dan PSR10 tidak diaktifkan.
Analog To Digital Converter AVR ATMega16 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan resolusi 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapat dikonfigurasi, baik single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATMega16 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau (noise) yang amat fleksibel sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri. ADC pada ATMega16 memiliki fitur-fitur antara lain : • AREF adalah pin referensi analog untuk konverter A/D. • Resolusi mencapai 10-bit • Akurasi mencapai ± 2 LSB • Waktu konversi 13-260μs • 8 saluran ADC dapat digunakan secara bergantian • Jangkauan tegangan input ADC bernilai dari 0 hingga VCC • Disediakan 2,56V tegangan referensi internal ADC • Mode konversi kontinyu atau mode konversi tunggal • Interupsi ADC complete • Sleep Mode Noise cancelerProses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi, formal data keluaran, dan modus pembacaan. Register-register yang perlu diatur adalah sebagai berikut:• ADC Control and Status Register A – ADCSRA.ADEN : 1 = adc enable, 0 = adc disableADCS : 1 = mulai konversi, 0 = konversi belum terjadiADATE : 1 = auto trigger diaktifkan, trigger berasal dari sinyal yang dipilih (set pada trigger SFIOR bit ADTS). ADC akan start konversi pada edge positif sinyal trigger.ADIF : Diset ke 1, jika konversi ADC selesai dan data register ter-update. Namun ADC Conversion Complete Interrupt dieksekusi jika bit ADIE dan bit-I dalam register SREG diset.ADIE : Diset 1, jika bit-I dalam register SREG di-set.ADPS[0..2]: Bit pengatur clock ADC, faktor pembagi 0 … 7 = 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128.
• ADC Multiplexer-ADMUXREFS 0, 1 : Pemilihan tegangan referensi ADC00 : Vref = Aref01 : vref = AVCC dengan eksternal capasitor pada AREF10 : vref = internal 2.56 volt dengan eksternal kapasitor pada AREFADLAR : Untuk setting format data hasil konversi ADC, default = 0
• Special Function IO Register-SFIORSFIOR merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC, apakah dari picu eksternal atau dari picu internal.
ADTS[0...2] : Pemilihan trigger (pengatur picu) untuk konversi ADC, bit-bit ini akan berfungsi jika bit ADATE pada register ADCSRA bernilai 1. Konfigurasi bitADTS[0...2] : dapat dilihat pada Tabel 2.1.ADHSM : 1. ADC high speed mode enabled. Untuk operasi ADC, bit ACME, PUD, PSR2 dan PSR10 tidak diaktifkan.
Fitur :• Kinerja tinggi,
rendah daya AVR ® 8-bit Microcontroller• Advanced RISC Arsitektur- 131
Instruksi Powerfull - Most Single-clock Cycle Execution- 32 x 8 Register
General Purpose Working- Operasi Statis Penuh- Sampai dengan 16 MIPS throughput
pada 16 MHz- 2-siklus Multiplier berada pada chipnya
• Ketahanan Tinggi segmen memori Non-volatile- 16K Bytes pemograman memori flash didalam sistemnya- 512 Bytes EEPROM- 1K Byte internal SRAM- Menulis / Menghapus dengan Siklus: 10.000 Flash/100, 000 EEPROM- Data retensi: 20 tahun pada 85 ° C/100 tahun pada 25 ° C (1)- Boot Kode Bagian Opsional dengan Bits Lock IndependenPemrograman didalam sistem secara On-chip Program BootBaca-Tulis-Saat beroperasi- Programming Lock untuk Keamanan Software
• JTAG (IEEE std 1149,1 Compliant.) Interface- Batas-scan Kemampuan Menurut Standar JTAG- Ekstensif On-chip Dukungan Debug- Pemrograman Flash, EEPROM, Sekering, dan Lock Bits melalui Antarmuka JTAG
• Fitur Peripheral- Dua 8-bit Timer / Counter dengan Prescalers terpisah dan Mode Bandingkan- Satu 16-bit Timer / Counter dengan Prescaler terpisah, Mode Bandingkan, dan CaptureMode- Counter Real Time dengan Osilator terpisah- Empat PWM Channels- 8-channel, 10-bit ADC8 Single-ended Saluran7 Differential Saluran dalam Paket TQFP Hanya2 Differential Saluran dengan Gain Programmable pada 1x, 10x, atau 200x- Byte-oriented Antarmuka Dua-kawat Serial- Serial USART Programmable- Master / Slave SPI Serial Interface- Timer Programmable Watchdog On-chip dengan Oscillator terpisah - Komparator Analog On-chip
• Fitur Khusus Mikrokontroler- Power-on Reset dan Programmable Brown-out Detection- RC Oscillator internal yang Dikalibrasi- Interrupt Sumber Eksternal dan Internal- Enam Sleep Mode: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standbydan siaga diperpanjang
• I / O dan Paket- 32 Programmable I / O- 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, dan 44-pad QFN / MLF
• Operasi Tegangan- 2.7 - 5.5V untuk ATmega16L- 4.5 - 5.5V untuk ATmega16
• Kelas Kecepatan- 0 - 8 MHz untuk ATmega16L- 0 - 16 MHz untuk ATmega16
• Konsumsi Daya @ 1 MHz, 3V, dan 25 ° C untuk ATmega16L- Aktif: 1,1 mA- Diam Mode: 0,35 mA- Power-down Mode: <1 p="p">
• Ketahanan Tinggi segmen memori Non-volatile- 16K Bytes pemograman memori flash didalam sistemnya- 512 Bytes EEPROM- 1K Byte internal SRAM- Menulis / Menghapus dengan Siklus: 10.000 Flash/100, 000 EEPROM- Data retensi: 20 tahun pada 85 ° C/100 tahun pada 25 ° C (1)- Boot Kode Bagian Opsional dengan Bits Lock IndependenPemrograman didalam sistem secara On-chip Program BootBaca-Tulis-Saat beroperasi- Programming Lock untuk Keamanan Software
• JTAG (IEEE std 1149,1 Compliant.) Interface- Batas-scan Kemampuan Menurut Standar JTAG- Ekstensif On-chip Dukungan Debug- Pemrograman Flash, EEPROM, Sekering, dan Lock Bits melalui Antarmuka JTAG
• Fitur Peripheral- Dua 8-bit Timer / Counter dengan Prescalers terpisah dan Mode Bandingkan- Satu 16-bit Timer / Counter dengan Prescaler terpisah, Mode Bandingkan, dan CaptureMode- Counter Real Time dengan Osilator terpisah- Empat PWM Channels- 8-channel, 10-bit ADC8 Single-ended Saluran7 Differential Saluran dalam Paket TQFP Hanya2 Differential Saluran dengan Gain Programmable pada 1x, 10x, atau 200x- Byte-oriented Antarmuka Dua-kawat Serial- Serial USART Programmable- Master / Slave SPI Serial Interface- Timer Programmable Watchdog On-chip dengan Oscillator terpisah - Komparator Analog On-chip
• Fitur Khusus Mikrokontroler- Power-on Reset dan Programmable Brown-out Detection- RC Oscillator internal yang Dikalibrasi- Interrupt Sumber Eksternal dan Internal- Enam Sleep Mode: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standbydan siaga diperpanjang
• I / O dan Paket- 32 Programmable I / O- 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, dan 44-pad QFN / MLF
• Operasi Tegangan- 2.7 - 5.5V untuk ATmega16L- 4.5 - 5.5V untuk ATmega16
• Kelas Kecepatan- 0 - 8 MHz untuk ATmega16L- 0 - 16 MHz untuk ATmega16
• Konsumsi Daya @ 1 MHz, 3V, dan 25 ° C untuk ATmega16L- Aktif: 1,1 mA- Diam Mode: 0,35 mA- Power-down Mode: <1 p="p">
0 komentar:
Posting Komentar