MODUL 3
PRATIKUM UC&UP
MODUL 2
a) Asistensi dilakukan 1x
b) Praktikum dilakukan 1x
- Memahami cara penggunaan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C pada Development Board yang digunakan
- Memahami cara menggunakan komponen input dan output yang berkomunikasi secara UART, SPI, dan I2C pada Development Board yang digunakan
1.Raspberry Pi Pico
3. LED
1.1.1 UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)
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
Gambar 1. 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.
1.1.2 I2C (Inter-Integrated Circuit)
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
Gambar 2. 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.
1.1.3 SPI (Series Peripheral Interface)
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi
serial synchronous berkecepatan tinggi yang dimiliki oleh STM32F407VGT6
dan Raspberry Pi Pico. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur utama yaitu
MOSI, MISO, dan SCK, serta jalur tambahan SS/CS. Melalui komunikasi ini,
data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroler maupun antara
mikrokontroler dengan perangkat periferal lainnya.
· MOSI (Master Output Slave Input)
Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin MOSI berfungsi sebagai output. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin MOSI berfungsi sebagai input.
· MISO (Master Input Slave Output)
Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin MISO berfungsi sebagai input. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin MISO berfungsi sebagai output.
· SCLK (Serial Clock)
Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin SCLK bertindak sebagai output untuk memberikan sinyal clock ke slave. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin SCLK berfungsi sebagai input untuk menerima sinyal clock dari master.
· SS/CS (Slave Select/Chip Select)
Jalur ini digunakan oleh master untuk memilih slave yang akan dikomunikasikan. Pin SS/CS harus dalam keadaan aktif (umumnya logika rendah) agar komunikasi dengan slave dapat berlangsung.
Cara Kerja Komunikasi SPI
Gambar 3. 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.
1.1.4 Raspberry Pi Pico
Raspberry Pi Pico adalah papan rangkaian elektronik yang di dalamnya terdapat komponen utama chip mikrokontroler RP2040, yang dirancang dan diproduksi oleh Raspberry Pi Foundatio. Tidak seperti komputer mini raspberry Pi lainnya yang menjalankan sistem operasi seperti Linux, Pico dirancang untuk tugas-tugas yang lebih sederhana dan langsung (embedded system), seperti membaca sensor, mengontrol perangkat, atau melakukan pengolahan data pada tingkat hardware.
Adapun spesifikasi dari Raspberry Pi Pico adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Raspberry Pi Pico
Microcontroller
RP2040
Operating Voltage
3.3 V
Input Voltage (recommended)
5 V via USB
Input Voltage (limit)
1.8–5.5 V
Digital I/O Pins
26 GPIO pins
PWM Digital I/O Pins
16
Analog Input Pins
3
DC Current per I/O Pin
16 mA
DC Current for 3.3V Pin
300 mA
Flash Memory
2 MB on-board QSPI Flash
SRAM
264 KB
Clock Speed
Hingga 133 MHz
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
Gambar 1. 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.
1.1.2 I2C (Inter-Integrated Circuit)
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
 |
Gambar 2. 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.
1.1.3 SPI (Series Peripheral Interface)
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi
serial synchronous berkecepatan tinggi yang dimiliki oleh STM32F407VGT6
dan Raspberry Pi Pico. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur utama yaitu
MOSI, MISO, dan SCK, serta jalur tambahan SS/CS. Melalui komunikasi ini,
data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroler maupun antara
mikrokontroler dengan perangkat periferal lainnya.
· MOSI (Master Output Slave Input)
Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin MOSI berfungsi sebagai output. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin MOSI berfungsi sebagai input.
· MISO (Master Input Slave Output)
Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin MISO berfungsi sebagai input. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin MISO berfungsi sebagai output.
· SCLK (Serial Clock)
Jika dikonfigurasi sebagai master, maka pin SCLK bertindak sebagai output untuk memberikan sinyal clock ke slave. Sebaliknya, jika dikonfigurasi sebagai slave, maka pin SCLK berfungsi sebagai input untuk menerima sinyal clock dari master.
· SS/CS (Slave Select/Chip Select)
Jalur ini digunakan oleh master untuk memilih slave yang akan dikomunikasikan. Pin SS/CS harus dalam keadaan aktif (umumnya logika rendah) agar komunikasi dengan slave dapat berlangsung.
Cara Kerja Komunikasi SPI
 |
Gambar 3. 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.
1.1.4 Raspberry Pi Pico
Raspberry Pi Pico adalah papan rangkaian elektronik yang di dalamnya terdapat komponen utama chip mikrokontroler RP2040, yang dirancang dan diproduksi oleh Raspberry Pi Foundatio. Tidak seperti komputer mini raspberry Pi lainnya yang menjalankan sistem operasi seperti Linux, Pico dirancang untuk tugas-tugas yang lebih sederhana dan langsung (embedded system), seperti membaca sensor, mengontrol perangkat, atau melakukan pengolahan data pada tingkat hardware.
Adapun spesifikasi dari Raspberry Pi Pico adalah sebagai berikut:
Gambar 4. Raspberry Pi Pico
Microcontroller | RP2040 |
Operating Voltage | 3.3 V |
Input Voltage (recommended) | 5 V via USB |
Input Voltage (limit) | 1.8–5.5 V |
Digital I/O Pins | 26 GPIO pins |
PWM Digital I/O Pins | 16 |
Analog Input Pins | 3 |
DC Current per I/O Pin | 16 mA |
DC Current for 3.3V Pin | 300 mA |
Flash Memory | 2 MB on-board QSPI Flash |
SRAM | 264 KB |
Clock Speed | Hingga 133 MHz |
1.1.5 STM32F103C8
STM32F103C8 adalah mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3 yang
dikembangkan oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini sering digunakan
dalam pengembangan sistem tertanam karena kinerjanya yang baik, konsumsi
daya yang rendah, dan kompatibilitas dengan berbagai protokol komunikasi.
Pada praktikum ini, kita menggunakan STM32F103C8 yang dapat diprogram
menggunakan berbagai metode, termasuk komunikasi serial (USART), SWD
(Serial Wire Debug) atau JTAG untuk berhubungan dengan komputer maupun
perangkat lain. Adapun spesifikasi dari STM32F4 yang digunakan dalam
praktikum ini adalah sebagai berikut:
Gambar 5. STM32f103c8
Microcontroller
ARM Cortex-M3
Operating Voltage
3.3 V
Input Voltage (recommended)
5 V
Input Voltage (limit)
2 – 3.6 V
Digital I/O Pins
37
PWM Digital I/O Pins
15
Analog Input Pins
10 (dengan resolusi 12-bit ADC)
DC Current per I/O Pin
25 mA
DC Current for 3.3V Pin
150 mA
Flash Memory
64 KB
SRAM
20 KB
EEPROM
Emulasi dalam Flash
Clock Speed
72 MHz
STM32F103C8 adalah mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3 yang
dikembangkan oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini sering digunakan
dalam pengembangan sistem tertanam karena kinerjanya yang baik, konsumsi
daya yang rendah, dan kompatibilitas dengan berbagai protokol komunikasi.
Pada praktikum ini, kita menggunakan STM32F103C8 yang dapat diprogram
menggunakan berbagai metode, termasuk komunikasi serial (USART), SWD
(Serial Wire Debug) atau JTAG untuk berhubungan dengan komputer maupun
perangkat lain. Adapun spesifikasi dari STM32F4 yang digunakan dalam
praktikum ini adalah sebagai berikut:
Gambar 5. STM32f103c8
Microcontroller | ARM Cortex-M3 |
Operating Voltage | 3.3 V |
Input Voltage (recommended) | 5 V |
Input Voltage (limit) | 2 – 3.6 V |
Digital I/O Pins | 37 |
PWM Digital I/O Pins | 15 |
Analog Input Pins | 10 (dengan resolusi 12-bit ADC) |
DC Current per I/O Pin | 25 mA |
DC Current for 3.3V Pin | 150 mA |
Flash Memory | 64 KB |
SRAM | 20 KB |
EEPROM | Emulasi dalam Flash |
Clock Speed | 72 MHz |
A. BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG
1.4.1 STM32 NUCLEOG474RE
1. RAM (Random Access Memory)
RAM (Random Access Memory) pada STM32 NUCLEOG474RE digunakan sebagai memori sementara untuk menyimpan data selama program berjalan. Mikrokontroler STM32G474RET6 memiliki RAM sebesar 128 KB yang berfungsi untuk menyimpan variabel, buffer data, stack, dan heap.
2. Memori Flash Eksternal
NUCLEO-G474RE tidak menggunakan memori flash eksternal. Seluruh program dan data permanen disimpan pada memori Flash internal mikrokontroler STM32G474RET6 dengan kapasitas 512 KB. Memori flash ini bersifat non-volatile, sehingga data dan program tetap tersimpan meskipun catu daya dimatikan.
3. Crystal Oscillator
STM32 NUCLEO-G474RE menggunakan osilator internal (HSI – High Speed Internal) sebagai sumber clock utama secara default. Penggunaan clock internal ini membuat board dapat beroperasi tanpa memerlukan crystal oscillator eksternal. Clock berfungsi sebagai sumber waktu untuk mengatur kecepatan kerja CPU dan seluruh peripheral.
4. Regulator Tegangan
Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.
5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output):
Pin GPIO pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai
antarmuka input dan output digital yang fleksibel
1.4.1 STM32 NUCLEOG474RE
1. RAM (Random Access Memory)
RAM (Random Access Memory) pada STM32 NUCLEOG474RE digunakan sebagai memori sementara untuk menyimpan data selama program berjalan. Mikrokontroler STM32G474RET6 memiliki RAM sebesar 128 KB yang berfungsi untuk menyimpan variabel, buffer data, stack, dan heap.
2. Memori Flash Eksternal
NUCLEO-G474RE tidak menggunakan memori flash eksternal. Seluruh program dan data permanen disimpan pada memori Flash internal mikrokontroler STM32G474RET6 dengan kapasitas 512 KB. Memori flash ini bersifat non-volatile, sehingga data dan program tetap tersimpan meskipun catu daya dimatikan.
3. Crystal Oscillator
STM32 NUCLEO-G474RE menggunakan osilator internal (HSI – High Speed Internal) sebagai sumber clock utama secara default. Penggunaan clock internal ini membuat board dapat beroperasi tanpa memerlukan crystal oscillator eksternal. Clock berfungsi sebagai sumber waktu untuk mengatur kecepatan kerja CPU dan seluruh peripheral.
4. Regulator Tegangan
Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.
5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output):
Pin GPIO pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai
antarmuka input dan output digital yang fleksibel
1.4.2 STM32 F103C8
STM32F103C8 dilengkapi dengan 20KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM ini memungkinkan mikrokontroler menjalankan berbagai aplikasi serta menyimpan data sementara selama eksekusi program.
2. Memori Flash Internal
STM32F103C8 memiliki memori flash internal sebesar 64KB atau 128KB, yang digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Memori ini memungkinkan penyimpanan kode program secara permanen tanpa memerlukan media penyimpanan eksternal.
3. Crystal Oscillator
STM32F103C8 menggunakan crystal oscillator eksternal (biasanya 8MHz) yang bekerja dengan PLL untuk meningkatkan frekuensi clock hingga 72MHz. Sinyal clock yang stabil ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya.
4. Regulator Tegangan
STM32F103C8 memiliki sistem pengaturan tegangan internal yang memastikan pasokan daya stabil ke mikrokontroler. Tegangan operasi yang didukung berkisar antara 2.0V hingga 3.6V.
5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output)
STM32F103C8 memiliki hingga 37 pin GPIO yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, LED, serta komunikasi dengan antarmuka seperti UART, SPI, dan I²C.
STM32F103C8 dilengkapi dengan 20KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM ini memungkinkan mikrokontroler menjalankan berbagai aplikasi serta menyimpan data sementara selama eksekusi program.
2. Memori Flash Internal
STM32F103C8 memiliki memori flash internal sebesar 64KB atau 128KB, yang digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Memori ini memungkinkan penyimpanan kode program secara permanen tanpa memerlukan media penyimpanan eksternal.
3. Crystal Oscillator
STM32F103C8 menggunakan crystal oscillator eksternal (biasanya 8MHz) yang bekerja dengan PLL untuk meningkatkan frekuensi clock hingga 72MHz. Sinyal clock yang stabil ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya.
4. Regulator Tegangan
STM32F103C8 memiliki sistem pengaturan tegangan internal yang memastikan pasokan daya stabil ke mikrokontroler. Tegangan operasi yang didukung berkisar antara 2.0V hingga 3.6V.
5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output)
STM32F103C8 memiliki hingga 37 pin GPIO yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, LED, serta komunikasi dengan antarmuka seperti UART, SPI, dan I²C.
1. UART (STM – STM)
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
2. SPI (STM – STM)
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
3. UART (STM – STM)
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
4. UART ( Pico – Pico )
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
5. SPI (Pico – STM)
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
6. I2C (Pico – LCD)
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
7. UART & I2C (STM – Pi Pico)
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
8. Pico True Master SPI
- Rangkaian
- Listing Program
- Flowchart
Komentar
Posting Komentar