BAB VIII Perakitan sistem mikroprosesor

1. Oleh: IlmawanMustaqim BAB VIIIPerakitansistemmikroprosesor

2. Perakitan Mikroprosesor • Mikroprosesor sebagai suatu sistim arsitekturnya dapat digambarkanseperti gambarberikut. • Masing-masing komponen dari sistim dihubungkan satusama lain melalui tiga saluran bus.

3. Perakitan Mikroprosesor • Merakit sistim mikroprosesor membutuhkanpemahamam yang baik akan komponen utama yaitu : Mikroprosesor/CPU,Memori, don PlO serta komponen penunjang yaitu dekoder, rangkaianosilator, rangkaian reset, pembangkit suara dan interfacingnyake alat I/O semacam monitor dan keyboard. • Jika sebuah CPU, Memori, don PlO telah dipilih sebagai basis sistimmikroprosesor maka penguasaan atas arsitektur dan bus sistim mutlakdiperlukan sebelum dapat merakitnya dalam sebuah sistim.

4. Perakitan Mikroprosesor • Pengembangansistimmikroprosesormembutuhkanadanyaduaperangkatpembentuksistimmikroprosesoryaituperangkatkerasdanperangkatlunak. • Sebagaisuatusistimperangkatkerasdanperangkatlunaksama-samapentingnya. • Dalamperencanaandanpengembangansistimkeduaperangkatiniharusdirancangdandikembangkansecarabersama-sama.

5. Perakitan Mikroprosesor • Perancanganperangkatkerasterdiridariperencanaanpenggunaanbus data danperencanaanpenggunaansistim bus alamat. • Untukperancanganpenggunaansistim bus data sangatmudahkarenasemuajalur bus data mikroprosesordapatdihubungkanlangsungdengan bus data memoridan bus data I/O jikasemuakomponenpembangunsistimmempunyailuasan bus data yang sama.

6. Perakitan Mikroprosesor • Yang harusdiperhatikanadalahjumlahmemoridanjumlah I/O yang diinstalasikanjangansampaimelebihikemampuan Fan Out (jumlahgerbang yang dapatditangani) dari data bus Mikroprosesor yang digunakan. • Jikamelebihimakaharusdikuatkanmenggunakan buffer. • Pengawatanrancangansistim bus alamatdanbus kendalisedikitlebihsukar. • Kendatidemikianpemahamanakanfungsi bus secarakeseluruhanakanmembantumudahnyaperakitanmikroprosesor. Untukmempermudah

7. Perakitan Mikroprosesor • Untukmempermudahpengawatanbus alamatdanbus kendalidiperlukanbeberapalangkahyaitu: • PembuatanPetaMemori • PembuatanPetaI/O • DaftarMemori • DaftarPort I/O • DekoderAlamat

8. Pembuatan Peta Memori • Mikroprosesor sebagai pusat unit pemroses yang kemudian dikenaldengan sebutan Central Processing Unit (CPU) hanya dapat berkomunikasidengan unit memori (RWM atau ROM) dan unit I/Oapabila unit-unit inimemillki alamat tertentu. • Untuk keperluan ini maka dikembangkan suatupeta yang disebut Peta Memori. • Peta memori adalah suatu peta yangmenunjukkan lokasi alamat suatu unit memori. • Peta ini sangat pentingartinya bagi CPU dalam mengenali lokasi-Iokasi suatu unit memori.

9. Pembuatan Peta Memori • Petamemori menunjukkan : • Bagian dari memori yang dapat digunakan untuk program • Bagian memori Read Only • Bagian memori Read Write • Program pengendalian sistim • Tempat dimana memori diinstalasi • Daftar alamat piranti memori • Daerah memori yang masih kosong (jika ada).

10. Pembuatan Peta Memori • Pemetaanmemorimenunjukkanrancanganpenempatanmemori RWM dan ROM sesuaidenganalamat yang dikehendaki. • Satuchip merupakansatublokmemori. • Satubloksatu chip memorimenempatilokasialamatberurutan. • Khususuntuk ROM program monitor harusdiletakkanpadaalamatsesuaidenganarah vector reset dari CPU. Sebagaicontoh: vector reset Z-80 CPU adalahalamat0000H maka ROM program harus di set padaalamat0000h keatassesuaidengankapasitas ROM yang digunakan.

11. Pembuatan Peta Memori • PetaMemori MPF-1

12. Pembuatan Peta Memori • Kapasitassebuah chip memoriditentukanolehjumlah bit addresbus. • Kapasistassebuah chip memoriberdasarkanjumlahaddresbus adalahsebagaiberikut:

13. Pembuatan Peta Memori • Padagambarterlihatdisebelahkiripetaadaangka-angkayang menunjukkanalamatmemori. • EPROM2532 beradapadaalamat0000h -0FFFh. • RAM 6116 beradapadaalamat 1800h - 1FFFh. • EPROM 2732 beradapadaalamat 2000h - 2FFFh.

14. Pembuatan Peta Memori • Luasandaerahalamatsuatumemorimenentukankapasitasmemorinya. • EPROM2532 beradapadaalamat0000h – 0FFFh memilikikapasitas 4 Kbyte. • Kapasitasinidicaridenganmengurangkan bit alamatakhirterhadapbit alamatawal. Kemudiandihitungjumlah bit (n) yang menunjukkanangkabiner1. • Kapasitasmemorisuatumemorisamadenganduapangkatn.

15. Pembuatan Peta Memori • Dari hasilpengurangan di atasdiperoleh 12 bit angka 1 sehinggakapasitasmemoritersebut212= 4K • Alamat 1000h- 17FFh tidakdigunakan, alamat 2000h - 2FFFh digunakanuntukpengembanganmemori. • Padasistimmemoriinibus alamatmemilikijumlahsaluran 16 bit, sehingga CPU memilikikemampuan 216 = 64 Kb.

16. Pembuatan Peta Memori • Dari peta memori: • EPROM2532 berkapasitas 4 kbyte, lebar addres bus 12 bit (A0s/d A11) • RAM 6116berkapasitas 2 Kbyte, lebar addres bus 11bit (A0 s/d A10) • EPROM2732 berkapasitas 4 Kbyte, lebar addres bus 12 bit (A0s/d A11)

17. Pembuatan Peta Memori • Untukmenentukankodepengalamatanmasing-masingkomponendigunakansuatutabelpemetaanmemorisebagaiberikut:

18. Pembuatan Peta I/O • Peta I/O menunjukkan jumlah, jenis I/O, dan alamat I/O yangdiinstalasikan dalam sebuah sistim mikroprosesor. • Ingat!!! ada tigajenis arsitektur mikroprosesor seperti pembahasan arsitekturmikroprosesor di depan. • Peta I/O sangat membantu dalam pengembanganprogram khususnya dalam membangun proses dan akses I/O.

19. Pembuatan Peta I/O • Pada MPF-l ada tiga jenis I/O yang diinstalasikan yaitu PPI 8255, Z-80PlO, dan Z-80 CTC. • Dengan arsitektur I/O terisolasi Z80 CPU mengalamati I/O dengan 8 bit alamat dengan peta I/O sebagai berikut:

20. Pemilihan Chip/Komponen • Masing-masing komponen padasistim mikroprosesor biasanya dilengkapiminimal dengan satu pin untuk pemilihan chip. • Pin ini biasanyadisebut chipselect (CS) atau juga dikenal dengan chip enable (CE). • CS(tanpa tanda slash )artinya sebuah chip akan aktif jika pin itu berlogika tinggi (1). • Sedangkan CS (dengantanda slash) menunjukkan sebuah chip akan berkeadaan aktif apabila pada pin CS diberikeadaan logika rendah (0).

21. Pemilihan Chip/Komponen • Dalam pemilihan chip dikenal tiga metoda yaitu : • Pemilihan Linier • Pemilihan Parsial • Pemilihan Penuh

22. Pemilihan Linier • Metoda ini baik digunakan untuk sistim dengan kepadatan rendah(Sistim minimum). • Pemilihan linier menghubungkan saluran alamat sendiri-sendiri termasuk pemilihanchip. • Misalnya bila bit MSB (b15) dihubungkanke chip select (CS)makachip tersebut dipilih bilabit MSB berkeadaan 1.

23. Pemilihan Linier • Keuntungan dasar pemilihan linier adalah kesederhanaannya. • Tidakdiperlukan gerbang logika khusus untuk memilih chip. • Sebagai ilustrasidapat dilihat pada contohtabelPemetaanMemori Linierdi bawah ini:

24. Pemilihan Linier • Dari tabelPemetaanMemori Linier dapatdibuatsistempengalamatanmemorisepertigambarPemilihan Chip Linier berikut:

25. Pemilihan Linier • Terlihathubungansistimpemilihan chip linier dimana A0 hinggaA9 dihubungkanlangsungpadamasing chip sedangkanA10 dihubungkankeCS ROM, A11 dihubungkankeCS RAM1 dan A12 dihubungkanke CS RAM2. • Bit addres A13, A14, dan A15 tidakdigunakan. Dari gambarterlihatkesederhanaansistimpemilihan chip linier dimanatidakmemerlukangerbanglogika.

26. Pemilihan Parsial • Pemilihanparsialadalahpemilihan chip yang hanyamenggunakansebagiandaripin bus alamat. • Untukkeperluanpemilihan chip diperlukangerbanglogika. MetodapemilihandapatdilihatpadacontohTabelPemetaanMemoriPemilihanParsialberikut :

27. Pemilihan Parsial • Sistimpemilihanparsialmenyediakankemungkinanpemakaiangerbanglogikayang tidakterlalubanyak.

28. Pemilihan Chip Dikodekan Sepenuhnya • Adalahmetodapemilihan chip dimanasemua bit alamatpadaaddres bus digunakan. • Olehkarenadikodekansecarapenuhmakasemuaalamatdigunakansecarapenuh.

29. Pemilihan Chip Dikodekan Sepenuhnya • Dari tabeldapatdibuatsuatuRangkaianAddress Decoder untukPemilihan Chip DikodekanPenuhsepertigambar di samping.

30. Pembufferan Bus • Tiap masukan sebuah alat merupakan beban pada keluaranyang menggerakkannya. • Sebagian besar komponen menggerakkan mulaidari satu sampai duapuluh komponen lainnya. • Setiap komponen harusdiperiksakarakteristik penggerakan serta pembebanan masukankeluarannya.

31. Pembufferan Bus • Bus mikroprosesor harus berhubungan dengan setiap chipmasukan keluaran peripheral dan memori sistim. • Semua mikroprosesorMOS kurang kemampuan penggerakkan keluarannya yang diperlukandalam sistim besar. • Karena itu dipakai buffer atau penggerak untukmenaikkan daya penggerakan bus. • Adapengirim bus untukmenggerakkan bus dan ada penerimabus untuk menerima bus danmenggerakkan rnikroprosesor.

32. Pembufferan Bus • Padagambarpembufferansaluranalamatdansaluranpengendalidiatas, melukiskan penggunaan pengirim untuk pembufferanbus pengendali dan bus alamat. • Saluran-saluran padabus pengendalibersifat satu arah.

33. Pembufferan Bus • Pada gambar diatasditunjukkan cara pembufferan busdata. • Data harus lewat pada duaarah, jadi dipakai baik sebagai pengirimmaupun sebagai penerima.

34. MenghubungkanMemori dan I/O • Sebagai bagian dari suatu sistim mikroprosesor,memori dan I/Omerupakan komponen pokok. • Perakitan memori dan I/O mengacu padarancangan sistim berupa pengembangan peta memori dan peta I/O.

35. MenghubungkanMemori dan I/O • Z-80-CPU adalah mikroprosesor 8 bit produksiZilog.Dengan memperhatikan sinyal-sinyal pengendali yang ada pada CPU,saluran alamat, dan saluran data serta rancangan sistimnya makaperakitan sistim mikroprosesor dapat dikerjakan

36. RangkaianHubungan CPU denganMemoridan I/O