MODUL III COMMUNICATION
MODUL III COMMUNICATION
a) Asistensi dilakukan 1x
b) Praktikum dilakukan 1x
a) Memahami cara penggunaan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C pada Development Board yang digunakan
b) Memahami cara penggunaan komponen input dan output yang berkomunikasi secara UART, SPI, dan I2C pada Development Board yang digunakan
a) Raspberry Pi Pico
b) STM32F103C8
c) LED
d) Push Button
e) LED RGB
f) Touch Sensor
g) Sensor Soil Moisture
h) Potensiometer
i) DHT22
j) Motor DC (Dinamo DC, Motor Servo, dan Motor Stepper
k) LDR dan Photodioda
l) Breadboard
m) Resistor
n) Transistor
o) Driver Motor Stepper ULN2003
1.4.1 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
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.
1.4.2 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
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.
1.4.3 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
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.
1.4.5 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 1. Raspberry Pi Pico
1.4.6 STM32103C8
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 2. STM32F103C8
A. BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG
1) Raspberry Pi Pico
1. RAM (Random Access Memory)
Raspberry Pi Pico dilengkapi dengan 264KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM yang
lebih besar ini memungkinkan Pico menjalankan aplikasi yang lebih kompleks dan
menyimpan data lebih banyak.
2. Memori Flash Eksternal
Raspberry Pi Pico tidak memiliki ROM tradisional. Sebagai gantinya, ia menggunakan
memori flash eksternal. Kapasitas memori flash ini dapat bervariasi, umumnya antara
2MB hingga 16MB, tergantung pada konfigurasi. Memori flash ini digunakan untuk
menyimpan firmware dan program pengguna. Penggunaan memori flash eksternal
pada Pico memberikan fleksibilitas lebih besar dalam hal kapasitas penyimpanan
program.
3. Crystal Oscillator
Raspberry Pi Pico menggunakan crystal oscillator untuk menghasilkan sinyal clock
yang stabil. Sinyal clock ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler
dan komponen lainnya.
4. Regulator Tegangan
Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.
5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output):
Untuk menghubungkan Pico ke berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor,
dan LED.
2) STM32
1. RAM (Random Access Memory)
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.
Komentar
Posting Komentar