Instruksi-instruksi Mikrokontroler ATmega16

A.    Mengenal Bahasa C

            Sebuah berkas program C terdiri dari beberapa unsur, yaitu dokumentasi program , pengarah prapengolahan, bagian deklarasi global, sebuah fungsi main ( ), dan fungsi-fungsi buatan pemrogram. Masing-masing fungsi ini terdiri dari badan fungsi yang memuat deklarasi local dank ode program yang dapat dieksekusi.

Berikut sebuah program sederhana : 

/* Nama file : Program sederhana
Conto program sederhana pada program C*/
#include 
int main ( )
{
return 0; 
}

Dokumentasi Program

            Memberikan dokumentasi pada program sangat berguna untuk membantu memperjelas alur logika penyusunan program. Karena tujuannya hanya sebagai dokumentasi, komentar-komentar yang dituliskan pada program tidak diproses oleh compiler. Komentar dapat dimulai dengan simbol dua karakter yang terdiri dari garis miring dan asterisk (/*) dan diakhiri dengan asterisk dan garis miring.

            Karakter komentar /* dapat diletakkan dimana saja didalam program dan dapat mencakup lebih dari satu komentar, dengan syarat setiap /* harus ditutup dengan */. Pada awal program, komentar yang diberikan biasanya bertujuan untuk menjelaskan apa yang dilakukan oleh program, sedangkan pada bagian probram yang lain tujuannya adalah untuk memperjelas logika program. 

            Dalam membeikan komentar untuk dokumentasi program, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, diantaranya:

1.      Komentar hendaklah diberikan pada tempat-tempat yang bias menimbulkan kekaburan pengertian.

2.      Beri komentar ditempat yang perlu saja, misalnya pada awal program untuk menjelaskan secara ringkas tujuan program, pada awal blok pernyataan untuk menjelaskan kumpulan tugas yang dilakukan , pada pernyataan keputusan untuk menjelaskan kondisi yang harus dipenuhi dalam pengambilan keputusan.

3.      Komentar tidak bisa dibuat bertingkat , yaitu adanya komentar dalam komentar, misalnya;

/* Komentar awal /* Komentar lagi /* Komentar berikutnya*/

Pengarah Prapengolahan 

            Dalam mengolah kode-kode program, compiler C melaksanakan beberapa tahapan yaitu melakukan prapengolahan untuk melakukan persiapan yang diperlukan sebuah berkas program kompilasi. Di dalam program pengarah prapengolahan diawali oleh karakter # yang dituliskan pada baris-baris pertama program. 

            Prapengolahan memperlakukan berkas program sebagai sederetan baris teks: membaca, mengolah, dan menuliskan kembali hasil pengolahan kedalam berkas semula. Prapengolah membuang semua baris perintah prapengolahan dari berkas sumber dan melakukan perubahan terhada berkas sumber sesuai dengan arahan perintah yang diberikan. Secara garis besar pelayanan prapengolah dibagi dalam tiga kelompok :

1)      Penyisipan berkas (#include),

2)      Pendefenisian makro (#define), dan 

3)      Pengarah kendali compiler (#ifdef, #ifndef, dll)

            Dalam menyertakan berkas judulyang diperlukan olefh fungsi input dan outputyang digunakan dalam program : #include dan untuk mendefenisikan sebuah konstanta (pi): #define PI 3.1459, sementara itu #ifdef diguakan apabila hendak melakukan kompilasi terhadap satu bagian program hanya apabila sebuah ekspresi tertentu telah didefenisikan menggunakan #define. Standar ANSI C menambahkan beberapa pengarah prapengolahan tambahan; pengujian alternatif, pernyataan instruksi, pendeteksian kesalahan, pengubahan pengenal menjadi string dan penggabungan pengenal.

Deklarasi Global

            Pada bagian deklarasi global terdapat pendeklarasian variable dan prototipe fungsi. Semua variable y ang dideklarasikan pada bagian ini akan dikenal oleh semua bagian program yang terdapat dibawahnya. Sementara itu prototipe fungsi adalah sebuah deklarasi tentang akan digunakannya sebuah fungsi didalam program. Ada tiga unsur yang perlu disebutkan: jenis data yang dikembalikan oleh fungsi, nama fungsi dan daftar argumen yang diberikan pada fungsi yang diberi jumlah argumen (arity) dan jenis data masing-masing argumen.

Fungsi Main ( )

            Fungsi main ( ) memegang peranan yang penting pada sebuah program. Fungsi ini merupakan fungsi utama pada setiap program C dimana eksekusi keseluruhan program dimulai. Barapapun banyaknya fungsi yang terdapat pada sebuah program C, main ( ) adalh fungsi utama yang akan dilaksanakan oleh compiler. Contoh program yang memperlihatkan struktur fungsi main ( ) sederhana.

/* Nama file : Hello.c
Menampilkan teks dilayar*/
#include 
int main ( )
{
printf(“hello, world!\n”);
return 0;
}

            Pada contoh diatas fungsi main ( ) tidak memerlukan argumen, badan fungsi main ( ) tidak memiliki bagian deklarasi lokal, dan hanya memiliki sebuah pernyataan yang dapat dieksekusi, berupa fungsi output printf ( ). Kode program (pernyataan) yang dapat dieksekusi adalah kode program yang merupakan baris-baris instruksi yang harus dilaksanakan oleh kompiler. Kode program ini dapat berupa input/output, konstruksi runtunan, konstruksi keputusan dan konstruksi pengulangan. Dalam badan fungsi main ( ) terdapat pula bagian deklarasi lokal yang dimaksudkan untuk mendeklarasikan variable-variabel dan prototipe-prototipe fungsi. semua variable dan prototipe fungsi ini bersifat lokal terhadap main ( ), dalam arti hanya dikenal oleh main ( ). 

Fungsi Buatan Pemrogram

            Selain main ( ) yang mempunyai kedudukan khusus dalam sebuah program, terdapat pula fungsi-fungsi buatan pemrogram. Pada fungsi ini dapat diberikan deklarasi prototype fungsi lain secara local, sehingga hanya dikenal oleh fungsi tersebut. Kode program yang dapat dieksekusi juga dapat berupa fungsi input/output standar, konstruksi runtunan, konstruksi keputusan, dan konstruksi pengulangan.

Pembatas 

            Setelah pendefenisian fungsi terdapat kurung kurawal buka “{“ dan kurung kurawal tutup “}” yang menunjuk akhir blok fungsi, kurung kurawal ini disebut pembatas (delimeters). Dalam badan program kurung kurawal juga dapat digunakan untuk membatasi pernyataan majemuk yang dimiliki oleh sebuah blok kode program. Selain kurung kurawal juga terdapat beberapa pembatas lain, diantaranya: [ ], < >, ( ), “ “, dan ‘ ‘.

Akhir Pernyataan

            Setiap pernyataan (statement) dalam C diakhiri dengan titik koma ( ; ) yang berperan untuk memberitahu compiler akhir pernyataan. Carriage return yang diperoleh sewaktu menekan tombol bukan penunjuk akhir pernyataan, karena C mengabaikan semua karakter yang disebut karakter-karakter whitespace, yaitu spasi, tabulator dan carriage return (newline).

Tipe Data

            Adalah suatu nilai yang dapat dinyatakan dalam bentuk konstanta atau variabel dan operator. Konstanta menyatakan nilai yang tetap, sedangkan variabel menyatakan nilai yag dapat berubah-ubah selama eksekusi berlangsung.

Tipe data simple merupakan tipe data bawaan dari C++, tipe data ini terdiri dari beberapa tipe data yaitu:

·         Tipe data integral merupakan tipe data yang terdiri dari bilangan dengan range yang berbeda-beda.

·         Floating merupakan tipe data untuk bilangan desimal. Untuk semua Turbo C++, type floating-point yang menggunakan format-format IEEE floating-point digunakan oleh intel 8087. Type float menggunakan real format 32-bit IEEE. Type double menggunakan real format 64-bit IEEE. Type long double menggunakan extended real format 80-bit IEEE.

            Address merupakan tipe data yang digunakan untuk menunjuk suatu alamat memori. Sedangkan tipe data structured merupakan tipe data bentukan.

Identifiers

            Identifiers adalah untaian satu atau lebih huruf, angka, atau garis bawah ( _ ). Panjang dari identifier, tidak terbatas, walaupun untuk beberapa kompiler hanya 32 karakter pertama saja yang dibaca sebagai identifier (sisanya diabaikan). Identifier harus selalu diawali dengan huruf atau garis bawah ( _ ). Ketentuan lainnya yang harus diperhatikan dalam menentukan identifier adalah tidak boleh menggunakan keyword dari bahasa C.

Dekalarasi Variabel

            Untuk menggunakan variable pada C, kita harus mendeklarasikan tipe data yang akan digunakan. Sintaks penulisan deklarasi variable adallah dengan menuliskan tipe data yang akan digunakan diikuti dengan identifier yang benar, contoh :

int a;
float mynumber;

            Jika akan menggunakan tipe data yang sama untuk beberapa identifier maka data dituliskan dengan tanda koma, contoh :

int a, b, c;

            Tipe data integer (char, long, short, dan int) dapat berupa signed atau unsigned tergantung dari kisaran nilai yang direpresentasikan. Dilakukan dengan menyertakan keyword signed atau unsigned sebelum tipe data, contoh : 

unsigned short NumberofSons;
signed int MyAccountBalance;

            jika tidak ditulis maka akan dianggap signed.

Inisialisasi Variabel

Ketika mendeklarasikan variable local, kita dapat memberikan nilai tertentu. Sintaks penulisan sbb :

Tipe identifier = initial_value ;

            Misalkan kita akan mendklarasikan variable int dengan nama a yang bernilai 0, maka dapat dituliskan : 

int a = 0;

Atau dengan cara lain, yaitu menyertakan nilai yang akan diberikan dalam tanda ( ) :

tipe identifier (initial_value);

Konstanta : Literals

            Konstanta adalah ekspesi dengan nilai yang tetap. Terbagi dalam nilai integer, nilai floating point karakter, dan string.

Nilai Integer

            Merupakan nilai konstanta numeric yang meng-identifikasikan nilai integer decimal. Karena merupakan nilai numeric, maka tidak memerlukan tanda kutip ( “ ) maupun karakter khusus lainnya. Contoh :

1776
707
-273

            C memungkinkan kita untuk menggunakan nilai octal (base 8) dan heksadesimal (base 16). Jika menggunakn octal harus digunakan dengan karakter 0 (karakter nol), dan untuk heksadesimal diawali dengan karakter 0X (nol, X). contoh :

75 // decimal
0113 // octal
0X4b // heksadecimal

Nilai Floating Point

            Merepresentasikan nilai decimal dan / atau eksponen, termasuk titik decimal dan karakter e (yang merepresentasikan “ dikali 10 pangkat n “, dimana n merupakan nilai integer) atau keduanya. Contoh :

3.14159 // 3.14159
6.02e23 // 6.02 * 10^23
1.6e-19 // 1.6 * 10^-19
3.0 // 3.0

Konstanta Define (#define)

            Kita dapat mendefenisikan sendiri nama untuk konstanta yang akan kita pergunakan, dengan menggunakan preprocessor directive #define. Dengan format : 

#define identifier value

Contoh :

#define PI 3.14159
#define NEWLINE ‘\n’
#define WIDTH 100

Deklarasi Konstanta (const)

            Dengan prefix const kita dapat mendeklarasikan konstanta dengan tipe yang spesifik seperti yang kita inginkan. Contoh :

const int width = 100;
constchar tab = ‘t’;
const zip = 12440;

Jika tipe data tidak disebutkan, maka compiler akan mengsumsikan sebagai int. 

Operator

            Operator yang disediakan C berupa keyword atau karakter khusus. Operator-operator ini cukup penting untuk diketahui karena merupakan salah satu dasar bahasa C.

Assignation ( = )

            Operator ini digunakan untuk membeikan nilai ke suatu variable.

a = 5 ;

           

            Memberikan nilai integer 5 ke variable a. Sisi kiri dari operator disebut lvalue (left value) dan sisi kanan disebut rvalue (right value). lvalue harus selalu berupa variable dan sisi kanan berupa konstanta, variable, hasil dari suatu operasi atau kombinasi dari semuanya. Contoh :

Int a, b; // a : ? b : ?
a = 10; // a : 10 b : ?
b = 4; // a : 10 b : 4
a = b; // a : 4 b : 4
b = 7; // a : 4 b : 7

            Hasil dari contoh diatas , a bernilai 4 dan b bernilai 7.

Contoh :

a = 2 + (b = 5);

equivalent dengan :

b = 5 
a = 2 + b

Arithmetic Operators ( +, -, *, / , % )

+ addition
- substraction
* multiplication
/ division
% module

Increase (++) and decrease (--).

Contoh :

            a++;
            a+=1;
            a=a+1;

            Operator increase dan decrease dapat digunakan sebagai prefix dan suffix. Dengan kata lain dapat dituliskan sebelum identifier variable (++a) atau sesudahnya (a++). Operator increase yang digunakan sebagai prefix (++a), letak perbedaan :

Example 1 Example 2 

            B=3; B=3;
            A=++B; A=B++;
            // A is 4, B is 4 // A is 3, B is 4

Relasional Operators (= =, !=, >, <, >=, <=)

            Untuk mengvaluasi antara dua ekspresi, dapat digunakan operator relasional. Hasil dari operator ini adalah nilai bool yaitu hanya berupa true atau false, atau dapat juga dalam nilai int, 0 untuk merepresentasikan “false” dan 1 untuk merepresentasikan “true”. Operator-operator relasional pada C :

            = = Equal
            != Different
            > Greater than
            < Less than
            >= Greater or equal then
            <= Less or equal then

Logic Operators ( !, &&, || )

            Operator ! equivalent dengan operasi Boolean NOT, hanya mempunyai 1 operand, berguna untuk membalikkan nilai dari operand yang bersangkutan. Contoh :

            ! (5 = = 5) returns false because the expression at is right (5 = = 5) would be true.
            ! (6 =<= 4) returns true because (6 <=4) be false.
            ! true returns false.
            !false returns false.

            Operator logika && dan || digunakan untuk mengevaluasi 2 ekspresi dan menghasilkan 1 nilai akhir. Mempunyai arti sama dengan logika Boolean AND dan OR. 

Conditional Operator ( ? )

            Operator kondisional mengevaluasi ekspresi dan memberikan hasil tergantung dari hasil evaluasi (true atau false ). Sintaks :

            conditional ? result1 : result2

Jika kondisi true maka akan menghasilkan result1, jika tidak akan menghasilkan result2.

            7 = = 5 ? 4 : 3 returns 3 since 7 is not equal to 5.
            7 = = 5 + 2 ? 4 :3 returns 4 since 7 is equal to 5 + 2.
            5 > 3 ? a : b returns a, since 5 is greater than 3.
            a > b ? a :b returns the greater one, a or b.

Explisit Type Casting Operators

            Explisit type casting operators memungkinkan untuk mengkonversikan tipe data yang sudan diberikan ke tipe data ynag lain. Ada beberapa cara yang dilakukan dalam C, yang paling populer yaitu tipe baru dituliskan dalam tanda kurung ( ), contoh :

            int i;
            float f = 3.14;
            i = (int) f;

            Contoh diatas mengkonversikan nilai 3.14 menjadi nilai integer (3). Tipe casting operator yang digunakan (int). cara lainnya :

            i = int ( f );

            Operator ini menerima 1 parameter, dpat berupa type variable atau variable itu sendiri dan mengembalikan ukuran type atau object tersebut dalam bytes :

            a = sizeof (char);

           

            Contoh diatas akan memberikan nilai 1 ke a karena char adalah tipe data dengan panjang 1 byte. Nilai yang diberikan ole sizeof bersifat konstan.

B.     Instruksi-instruksi pada Codevision AVR.

Pengembangan sebuah system menggunakan mikrokontroler AVR buatan ATMEL menggunakan software AVR STUDIO dan Codevision AVR. AVRSTUDIO merupakan software khusus untuk bahasa assembly yang mempunyai fungsi sangat lengkap, yaitu digunakan untuk menulis program, kompilasi, simulasi, dandownload program ke IC mikrokontroler AVR. Sedangkan Codevision AVR merupakan software C-cross compiler, dimana program dapat ditulis dalam bahasa C, Codevision memiliki IDE (Integrated Development Environment) yang lengkap, di mana penulisan program, compile, link, pembuatan kode mesin (assembler) dandownload program ke chip AVR dapat dilakukan pada codevision, selain itu ada fasilitas terminal, yaitu untuk melakukan komunikasi serial dengan mikrokontroler yang sudah deprogram. Proses download program ke IC mikrokontroler AVR dapat menggunakan system download secara ISP (In-System Programming). In-Systemprogrammable Flash on-chip mengizinkan memori program untuk diprogram ulang dalam system menggunakan hubungan serial SPI (Andrianto, 2008: 17).

Berikut ini penjelasan penggunaan program dalam bahasa C di software Codevision AVR.

Preprocessor (#): Digunakan untuk memasukkan (include) text dari file lain, mendefinisikan macro yang dapat mengurangi beban kerja pemrograman dan meningkatkan legibility source code (mudah dibaca).

#define : Digunakan untuk mendefinisikan macro

Contoh :          #define                        ALFA             oxff

                        #define                        SUM(a,b)        a+b

                        #define                        sensor              PIN.2

                        #define                        pompa             PORTB.o

Komentar

Penulisan komentar untuk beberapa baris komentar sekaligus

/*

…komentar

..*/

Penulisan komentar untuk satu baris saja

//…komentar…

1.      Program Kontrol

a.      Percabangan

Perintah if dan if…else…

Perintah if dan if…else.. digunakan untuk melakukan operasi percabangan bersyarat. Sintaks penulisan if dapat ditulis sebagai berikut :

                                    if();

Sintaks perintah if …else …dapat dituliskan sebagai berikut:

                                    if();

                                    else ;

b.      Looping (pengulangan)

Looping adalah pengulangan satu atau beberapa perintah sampai mencapai keadaan tertentu. Ada tiga perintah looping, yaitu: for …,while …, dan do…while…. Sintaks loop for dapat dituliskan sebagai berikut :

for

Untuk pengulangan yang melakukan proses increment

            for(nama_variable = nilai_awal;syarat_loop;nama_variable ++)

            {

statement_yang_diulang;

            }

            //untuk pengulangan yang melakukan proses decrement

For(nama_varible=nilai_awal;syarat_loop;nama_variable --)

{

Statement_yang_diulang;

}

Syarat_loop adalah pernyataan relasional yang menyatakan syarat berhentinya pengulangan, biasanya barkaitan dengan variable kontrol, nama_variable++ dannama_variable--, menyatakan proses increment dan proses decrement pada variable kontrol.

while

Perintah while dapat melakukan looping apabila persyaratannya benar. Sintaks perintah while dapat dituliskan sebagai berikut :

            nama_varible = nilai_awal;

while (syarat_loop)

{

Statement_yang_akan_diulang;

Nama_variable++;

}

2.      Library Function pada CodeVisionAVR

a.      Fungsi Input/Output

Fungsi-fungsi input/Output berada didalam file stdio.h, pada subdirektori …\INC. berikut ini beberapa fungsi I/O dasar yang disediakan pada CodeVision.

1. char getchar(void) : menghasilkan nilai balikan berupa karakter yang diterima dari UART, menggunakan system polling (menerima data serial)
2. void putchar(char c): mengirim karakter ’c’ menggunakan UART, menggunakan system polling (mengirimkan data serial)

Sebelum menggunakan fungsi ini, lakukan terlebih dahulu pengaturan konfigurasi komunikasi serial:

1)      Inisialisasi baudrate UART

2)      Mengaktifkan transmitter UART

3)      Mengaktifkan receiver UART

Fungsi I/O yang lebih tinggi lainnya menggunakan fungsi getchar danputchar, seperti:

1. void puts(char *str) : output, menggunakan putchar, null mengakhiri karakterstring, berlokasi di SRAM.
2. void putsf(char flash *str) : output, menggunakan putchar, null mengakhiri karakter string, berlokasi di FLASH.
3. void printf(char flash *fmtstr[ , arg1, arg2, ...]) : output text yang terformat, menggunakan putchar, sesuai dengan format specifiers dalam fmtstr string.

b.                  Fungsi Matematika

Fungsi ini berada di dalam file math.h, pada subdirektori ...\INC. Berikut ini sebagian dari beberapa fungsi-fungsi matematika yang disediakan pada CodeVision.

1. unsigned char cabs(signed char x): menghasilkan nilai absolute dari byte x
2. unsigned int abs(int x): menghasilkan nilai absolute dari bilangan integer x
3. unsigned long labs(long x): menghasilkan nilai absolute dari bilangan long integer x.
4. float fabs(float x): menghasilkan nilai absolute dari bilangan floating point x
5. signed char cmax(signed char a,signed char b) : menghasilkan nilai maksimum dari byte a dan b.
6. int max(int a,int b) : menghasilkan nilai maksimum dari integer a dan b.

c.                   Fungsi LCD

Fungsi LCD ditunjukkan untuk memudahkan interfacing antara program C dan modul alphanumeric LCD yang dibuat dengan chip Hitachi HD44780 atau yang serupa chip Hitachi HD44780. fungsi ini berada di dalam file lcd.h, pada subdirektori …\INC. Header ini harus dimasukan (include) jika kita akan menggunakan fungsi-fungsi LCD. Sebelum menggunakan fungsi ini, terlebih dahulu harus diatur port mikrokontroler yang digunakan untuk komunikasi dengan modul LCD. Format LCD dalam lcd.h mendukung: 1x8, 2x12, 3x12, 1x16, 2x16, 2x20, 4x20, 2x24, dan 2x40 karakter. Fungsi-fungsi untuk mengakses LCD diantaranya adalah:

1. unsigned char lcd_init(unsigned char lcd_columns): untuk menginisialisasi modul LCD, menghapus layar dan meletakkan posisi karakter pada baris ke-0. jumlah kolom pada LCD harus disebutkan (misal, 16). Kursor tidak di tampakkan. Nilai yang dikembalikan adalah 1 bila modul LCD terdeteksi, dan bernilai 0 bila tidak terdapat modul LCD. Fungsi ini harus dipanggil pertama kali sebelum menggunakan fungsi yang lain.
2. void lcd_clear(void): menghapus layar LCD dan meletakkan posisi karakter pada baris ke-0 kolom ke-0.
3. void lcd_gotoxy(unsigned char x, unsigned char y): meletakkan posisi karakter pada kolom ke-x baris ke-y. Nomor baris dan kolom dimulai dari nol.
4. void lcd_putchar(char c): menampilkan karakter c pada LCD
5. void lcd_puts(char *str): menampilkan string yang disimpan pada SRAM pada LCD.
6. void lcd_putsf(char flash *str): menampilkan string yang disimpan pada flashpada LCD.

d.                  Fungsi Delay

Menghasilkan delay dalam program-C. Berada pada header delay.h yang harus dimasukkan (include) sebelum digunakan. Sebelum memanggil fungsi,interupsi harus dimatikan terlebih dahulu, bila tidak maka delay akan lebih lama dari yang diharapkan. Juga sangat penting untuk menyebutkan frekuensi clockchip IC AVR yang digunakan pada menu Project – Configur – C Compiler – Code Generation.

Fungsi delay yang dihasilkan adalah:

1. void delay_us(unsigned int n) : fungsi ini menghasilkan delay selama n μ-detik, n adalah nilai konstan.
2. void delay_ms(unsigned int n) : fungsi ini menghasilkan delay selama n mili-detik, n adalah nilai konstan.

Kedua fungsi tersebut secara otomatis akan me-reset watchdog-timersetiap 1 mili-detik dengan mengaktifkan instruksi wdr.

Fungsi – fungsi lain seperti fungsi akses memori, I2C, maxim/dallas semiconductorDS1302 Real Time Clock, 1 Wire Protocol, SPI, Power Management dapat dilihat pada manual CodeVisionAVR, CodeVisionAVR user manual.

Sumber:

http://ilmuntrik.blogspot.com/2009/05/pengenalan-bahasa-c.html

Heri Andrianto.2008.”Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16”, Bandung: Informatika.