a) Memahami prinsip kerja UART, SPI, dan I2C
b) Mengaplikasikan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C pada Arduino
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.
B. 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 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.
C. Inter Integrated Circuit (I2C)
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.
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 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.
E. 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.
F. 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.
Motor
DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada
kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik. Kumparan medan pada
motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar
disebut rotor (bagian yang berputar). Pada motor DC terdapat jangkar dengan
satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan berujung pada cincin belah
(komutator). Dengan adanya insulator antara komutator, cincin belah dapat
berperan sebagai saklar kutub ganda. Motor DC bekerja dengan prinsip gaya
Lorentz, yang menyatakan ketika sebuah konduktro beraliran arus diletakkan
dalam medan magnet, maka sebuah gaya akan tercipta secara ortogonal diantara
arah medan magnet dan arah aliran arus.
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
//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,
0,255);
Wire.beginTransmission(MASTER_ADDR);
Wire.write(val);
Wire.endTransmission();
}
//SLAVE
#include <Wire.h>
#define SLAVE_ADDR 9
int motor = 13;
int rd;
int br;
void setup() {
pinMode(motor, OUTPUT);
Wire.begin(SLAVE_ADDR);
Wire.onReceive(receiveEvent);
}
void receiveEvent(){
rd = Wire.read();
}
void loop() {
delay(50);
br = map(rd, 0, 255, 1000, 2000);
if (br == 2000){
delay(1);
digitalWrite(motor, HIGH);
}else if (br == 1000){
delay(1);
digitalWrite(motor, LOW);
}
}
Rangkaian ini
menggunakan 2 buah arduino sebagai MASTER dan SLAVE, 1 buah potensiometer, dan
1 buah motor DC. Pin A4 dan A5 pada kedua arduino ini dihubungkan, kemudian
potensiometer dihubungkan ke pin A0, yang mana potensiometer ini mendapatkan
supply dari power supply, dan motor DC dihubungkan ke pin 13. Pada listing
program master, terjadi proses mapping pada ADC 0-1023 dan PWM 0-255, kemudian
pada listing progran slave, dibaca/diterima nilai dari potensiometer yang mana
akan mengakibatkan motor akan berkondisi HIGH dan LOW. Pada saat kondisi
potensiometer 50% maka MOTOR akan berhenti yaitu berkondisi LOW, ini
ditunjukkan oleh kode else if (br==1000) { digitalWrite(motor, LOW); dimana
1000 disini berarti kondisi potensiometer 50%. Sedangkan saat kondisi
potensiometer 100%, maka MOTOR akan berputar/bergerak secara maksimum atau
berkondisi HIGH, ini ditunjukkan oleh kode if (br==2000) { digitalWrite(motor,
HIGH); dimana 2000 disini berarti kondisi potensiometer 100%.
Ganti LED dengan motor DC. Buatlah motor DC verputar searah jarum jam dengan kecepatan maksimum pada saat potensiometer 100% dan kecepatan minumum saat potensiometer 50%
1. Apa yang terjadi jika di program slave serialbegin diubah menjadi 19200?
Jawab:
Jika baudrate pada program slave diubah menjadi 19200 maka rangkaian tetap berjalan seperti sebelumnya, yaitu motor tetap berputar maksimum saat potensiometer 100% . Hal ini dikarenakan baudrate 19200 merupakan kecepatan pengiriman data yang mempengaruhi proses uploading, jadi tidak mempengaruhi jika program hanya di verify.
2. Jelaskan fungsi MASTER_ADDR 9 dan SLAVE_ADDR 9! Jika di MASTER tetap 9 dan SLAVE diubah jadi 19, apa yang terjadi?
Jawab:
MASTER_ADDR 9 dan SLAVE ADDR 9 merupakan alamat dalam pengiriman. Pada I2C alamat pengiriman yaitu 0-127. Jika SLAVE diubah menjadi 19 dan di MASTER tetap 9, maka rangkaian tidak berjalan, motor tidak bergerak. Namun jika MASTER diubah juga menjadi 19, rangkaian baru bisa berjalan, motor berputar. Jadi, alamat pengiriman pada MASTER dan SLAVE harus sama.
3. Jelaskan apakah komunikasi yang digunakan termasuk simplex, half duplex, atau full duplex?
Jawab:
Komunikasi yang digunakan adalah simplex, karena sesuai dengan pengertian simplex yaitu terjadi proses pengiriman data pada 1 sisi. Pada rangkaian ini, yang terjadi adalah pengiriman data dari master ke slave, dan tidak ada pengiriman balik dari slave ke master, sehingga termasuk komunikasi simplex.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar