Pengertian CodeVisionAVR

CodeVisionAVR pada dasarnya merupakan perangkat lunak pemrograman microcontroller keluarga AVR berbasis bahasa C. Ada tiga komponen penting yang telah diintegrasikan dalam perangkat lunak ini: Compiler C, IDE dan Program generator. 

Berdasarkan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan pengembangnya, Compiler C yang digunakan hampir mengimplementasikan semua komponen standar yang ada pada bahasa C standar ANSI (seperti struktur program, jenis tipe data, jenis operator, dan library fungsi standar-berikut penamaannya). Tetapi walaupun demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk microcontroller ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan arsitektur AVR tempat program C tersebut ditanamkan (embedded). 

Khusus untuk library fungsi, disamping library standar (seperti fungsi-fungsi matematik, manipulasi String, pengaksesan memori dan sebagainya), CodeVisionAVR juga menyediakan fungsi-fungsi tambahan yang sangat bermanfaat dalam pemrograman antarmuka AVR dengan perangkat luar yang umum digunakan dalam aplikasi kontrol. Beberapa fungsi library yang penting diantaranya adalah fungsi-fungsi untuk pengaksesan LCD, komunikasi I2C, IC RTC (Real time Clock), sensor suhu LM75, SPI (Serial Peripheral Interface) dan lain sebagainya. 

Untuk memudahkan pengembangan program aplikasi, CodeVisionAVR juga dilengkapi IDE yang sangat user friendly (lihat gambar 1.1). Selain menu-menu pilihan yang umum dijumpai pada setiap perangkat lunak berbasis Windows, CodeVisionAVR ini telah mengintegrasikan perangkat lunak downloader (in system programmer) yang dapat digunakan untuk mentransfer kode mesin hasil kompilasi kedalam sistem memori microcontroller AVR yang sedang deprogram.

CodeVisionAVR 1.2.4.9 adalah suatu kompiler berbasis bahasa C, yang terintegrasi untuk memprogram dan sekaligus compiler aplikasi AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) terhadap mikrokontroler dengan sistem berbasis window. CodeVisionAVR ini dapat mengimplematasikan hampir semua interuksi bahasa C yang sesuai dengan arsitektur AVR, bahkan terdapat beberapa keunggulan tambahan untuk memenuhi keunggulan spesifikasi dari CodeVisionAVR yaitu hasil kompilasi studio debugger dari ATMEL. 

Integrated Development Environtment (IDE) telah diadaptasikan pada chip AVR yaitu In-System Programmer software, memungkinkan programmer untuk mentransfer program ke chip mikrokontroler secara otomatis setelah proses assembly/kompilasi berhasil. In-System Programmer software didesign untuk bekerja dan dapat berjalan dengan perangkat lunak lain seperti AVR Dragon, AVRISP, Atmel STK500, dan lain sebagainya.

Disamping library standar C, CodeVisionAVR C compiler memiliki librari lain untuk:

• Modul LCD Alpanumerik
• Delays
• Protokol semikonduktor Maxim/Dallas
• Dan lainnya

CodeVisionAVR juga memiliki CodeWizardAVR sebagaki generator program otomatis, yang memungkinkan kita untuk menulis, segala bentuk pengaturan Chip dalam waktu singkat, dan semua kode yang dibutuhkan untuk mengimplementasikan fungsi-fungsi seperti:

Pengaturan akses External Memory

Untuk chip-chip AVR yang memungkinkan koneksi memori eksternal SRAM, dapat juga mengatur ukuran memori dan wait state (tahap tunggu) dari memori ketika memori tersebut diakses.

Identifikasi chip reset source

Adalah suatu layanan dimana kita dapat membuat kode secara otomatis yang dapat mengidentifikasi kondisi yang menyebabkan chip di reset.

Inisialisasi port input/output

Pengaturan port-port yang kan dijadikan gerbang masukan dan keluaran dapat secara otomatis digenerate codenya. Yang kita lakukan hanya memilih port-port yang akan digunakan sebagai input atau output.

Inisialisasi Interupsi external

Pengaturan interupsi eksternal yang nantinya akan digunakan untuk menginterupsi program utama 

Inisialisasi timers/counters

Pengaturan timers yang berfungsi untuk mengatur frekwensi yang nantinya digunakan pada interupsi.

Inisialisasi timer watchdog

Pengaturan timers yang berfungsi untuk mengatur frekwensi yang nantinya digunakan pada interupsi, sehingga interupsi akan dilayani oleh suatu fungsi wdt_timeout_isr .

Inisialisasi UART(USART) dan komunuikasi serial 

Pengaturan komunikasi serial sebagai penerima atau pengirim data.

Inisialisasi komparasi analog

Pengaturan yang berkaitan dengan masukan data yang digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan komparasi pada ADC nya.

Inisialisasi ADC

Pengaturan ADC(Analog-Digital Converter) yang berfungsi untuk merubah format analog menjadi format digital untuk diolah lebih lanjut.

Inisialisasi antarmuka SPI

Pengaturan chip yang berkaitan dengan Clock rate, Clock Phase, dan lainnya.

Inisialisasi antarmuka Two Wire BUS

Pengaturan Chip yang berhubungan dengan pola jalur komunikasi antara register yang terdapat pada chip AVR. 

Inisialisasi antarmuka CAN

Pengaturan chip yang lebih kompleks, yang dapat mengatur interupsi, transmisi data, timers, dan lainnya.

Inisialisasi sensor temperatur, thermometer, dan lainnya

Pengaturan yang berhubungan dengan sensor temperatur one wire bus, memiliki fungsi-fungsi yang ada pada librari CodeVisionAVR.

Inisialisasi one wire bus

Pengaturan yang berhubungan dengan sensor temperatur yang memiliki fungsi-fungsi yang ada pada librari CodeVisionAVR. Seperti Maxim/Dallas Semiconductor.

Inisialisasi modul LCD

Pengaturan port-port yang kan digunakan sebagai penghubung dengan LCD alphanumerik.

Contoh cara kerja sebelum melakukan pemograman di AVR, dimana contoh disini adalah contoh pengaturan program agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan komputer:

a. Memilih project baru dan melakukan penyetingan komponen yang digunakan pada board.

b. Pengaturan IC/Chip, pada chip yang kita harus dilakukan adalah IC apa yang kita gunakan, dalam hal ini ATMEGA8535l dengan Clock 16 MHz. Clock ini harus di atur dengan ukuran 16 MHz, karena pada komponen oksilator yang digunakan sebesar 16 MHz. 

c. Pengaturan ADC, pada ADC ini ada beberapa pilihan yang harus dipilih. diantaranya ADC Enable di check list(v), Use 8 bit di check list(v), high speed di check list (v) dan Volt Ref dipilih ‘AVCC PIN’. AVCC PIN berguna sebagai referensi tegangan pada ADC untuk nilainya sebesar 5 volt.

d. Pengaturan USART, usart ini yang nantinya menghubungkan rangkaian mikrokontroler dengan PC (komputer). Langkah-langkah yang dilakukan dengan adanya pilihan Receiver di check list(v) dan Transmitter di check list(v). Pengaturan receiver berfungsi apakah serial itu sebagai penerima data, sedangkan transmitter berfungsi serial bisa digunakan sebagai pengiriman data.

Untuk lebih jelas tampilan pengaturan yang disediakan oleh AVR dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar Form Pegaturan CodeVisionAVR

Selain bentuk konfigurasi hadware yang nantinya secara otomatis akan membentuk sebuah instruksi layaknya perintah program ke IC/Chip, adapula perintah program yang kita ketik sendiri. 

Selain itu, CodeVisionAVR juga menyediakan sebuah tool yang dinamakan dengan Code Generator atau CodeWizardAVR (lihat gambar 2.1). Secara praktis, tool ini sangat bermanfaat membentuk sebuah kerangka program (template), dan juga memberi kemudahan bagi programmer dalam peng-inisialisasian register-register yang terdapat pada microcontroller AVR yang sedang diprogram. Dinamakan Code Generator, karena perangkat lunak CodeVision ini akan membangkitkan kode-kode program secara otomatis setelah fase inisialisasi pada jendela CodeWizardAVR selesai dilakukan. Secara teknis, penggunaan tool ini pada dasarnya hampir sama dengan application wizard pada bahasa-bahasa pemrograman Visual untuk komputer (seperti Visual C, Borland Delphi, dan sebagainya).

Disamping versi yang komersil, Perusahaan Pavel Haiduc juga mengeluarkan CodeVisionAVR versi Demo yang dapat didownload dari internet secara gratis (lihat alamat URL: http://www.hpinfotech.ro) Dalam versi ini, memori flash yang dapat diprogram dibatasi maksimal 2K, selain itu tidak semua fungsi library yang tersedia dapat dipanggil secara bebas.

Seperti halnya belajar pemrograman komputer, agar mendapatkan pemahaman yang kuat dalam pemrograman microcontroller AVR, anda sebaiknya mencoba langsung membuat aplikasi program pada microcontroller tersebut. Untuk tujuan latihan, perangkat lunak CodevisionAVR versi demo pada dasarnya adalah sarana yang cocok dan telah cukup memenuhi kebutuhan minimal anda. Gambar 1.4. berikut memperlihatkan diagram blok yang mengilustrasikan alur pemrograman microcontroller AVR dengan CodevisionAVR yang dapat anda lakukan :

Gambar  Alur pemrograman microcontroller AVR dengan menggunakan CodevisionAVR

Seperti terlihat pada gambar 2.2, CodevisionAVR pada dasarnya telah mengintegrasikan komponen-komponen penting dalam pemrograman microcontroller AVR: Editor,Compiler C, assembler dan ISP (In System Programmer). Khusus dengan ISP, ada beberapa jenis perangkat keras programmer dongle (berikut papan pengembangnya) yang telah didukung oleh perangkat lunak CodevisionAVR ini, salah satu diantaranya adalah Kanda System STK 200/300 produk Perusahaan Kanda yang terhubung pada saluran antarmuka port Paralel Komputer. 

Jika anda berencana membuat dongle yang kompatible dengan produk Kanda, rangkaiannya dapat dilihat pada situs:http:\\www.grandtonics.com. Atau jika mau membeli sistem yang siap pakai (berupa dongle beserta papan pengembangnya), salah satu produk dalam negeri dengan harga yang relative murah adalah DT AVR nano/micro System dialamat URL:http//www.innovative_electronic.com., Sistem ini kompatibel dengan kanda System STK 200/300. Untuk tujuan-tujuan percobaan, produk innovative_electronic ini sudah sangat memadai, selain mudah dihubungkan dengan modul-modul perangkat input/output, seperti modul LCD, keypad, array LED, penggerak motor stepper, dan sebagainya, sistem ini juga telah dilengkapi konverter TTL ke RS232 yang bermanfaat untuk komunikasi microcontroller AVR dengan komputer. 

Berkaitan dengan perangkat lunak downloader, pada dasarnya anda dapat menggunakan perangkat lunak lain (di luar CodeVisionAVR) untuk keperluan transfer kode mesin kedalam sistem memori microcontroller AVR. Salah satunya adalah ISP_AVR yang dibuat oleh Holger Buss dan Ingo Busker dari Jerman. Perangkat lunak beserta rangkaian antarmukanya dapat di-download secara gratis pada alamat URL: http://www.mikrocontroller.com

MIKROKONTROLER AVR DAN BAHASA C

Tak dapat disangkal, dewasa ini penggunaan bahasa pemrograman aras tinggi (seperti C, Basic, Pascal dan sebagainya) semakin populer dan banyak digunakan untuk memprogram sistem microcontroller. Berdasarkan sifatnya yang sangat fleksibel dalam hal keleluasaan pemrogram untuk mengakses perangkat keras, Bahasa C merupakan bahasa pemrograman yang paling cocok dibandingkan bahasa-bahasa pemrograman aras tinggi lainnya. 

Dikembangkan pertama kali oleh Dennis Ritchie dan Ken Thomson pada tahun 1972, Bahasa C merupakan salah satu bahasa pemrograman yang paling populer untuk pengembangan program-program aplikasi yang berjalan pada sistem microprocessor (komputer). Karena kepopulerannya, vendor-vendor perangkat lunak kemudian mengembangkan compiler C sehingga menjadi beberapa varian berikut: Turbo C, Borland C, Microsoft C, Power C, Zortech C dan lain sebagainya. Untuk menjaga portabilitas, compiler-compiler C tersebut menerapkan ANSI C (ANSI: American National Standards Institute) sebagai standar bakunya. Perbedaan antara compiler-compiler tersebut umumnya hanya terletak pada pengembangan fungsi-fungsi library serta fasilitas IDE (Integrated Development Environment)–nya saja. 

Relatif dibandingkan dengan bahasa aras tinggi lain, bahasa C merupakan bahasa pemrograman yang sangat fleksibel dan tidak terlalu terikat dengan berbagai aturan yang sifatnya kaku. Satu-satunya hal yang membatasi penggunaan bahasa C dalam sebuah aplikasi adalah semata-mata kemampuan imaginasi programmer-nya saja. Sebagai ilustrasi, dalam program C kita dapat saja secara bebas menjumlahkan karakter huruf (misal ‘A’) dengan sebuah bilangan bulat (misal ‘2’), dimana hal yang sama tidak mungkin dapat dilakukan dengan menggunakan bahasa aras tinggi lainnya. Karena sifatnya ini, seringkali bahasa C dikatagorikan sebagai bahasa aras menengah (mid level language).

Dalam kaitannya dengan pemrograman microcontroller, Tak pelak lagi bahasa C saat ini mulai menggeser penggunaan bahasa aras rendah assembler. Penggunaan bahasa C akan sangat efisien terutama untuk program microcontroller yang berukuran relatif besar. Dibandingkan dengan bahasa assembler, penggunaan bahasa C dalam pemrograman memiliki beberapa kelebihan berikut: Mempercepat waktu pengembangan, bersifat modular dan terstruktur, sedangkan kelemahannya adalah kode program hasil kompilasi akan relative lebih besar (dan sebagai konsekuensinya hal ini terkadang akan mengurangi kecepatan eksekusi). 

Khusus pada microcontroller AVR, untuk mereduksi konsekuensi negative diatas, Perusahaan Atmel merancang sedemikian sehingga arsitektur AVR ini efisien dalam mendekode serta mengeksekusi instruksi-instruksi yang umum dibangkitkan oleh compiler C (Dalam kenyataannya, pengembangan arsitektur AVR ini tidak dilakukan sendiri oleh perusahaan Atmel tetapi ada kerja sama dengan salah satu vendor pemasok compiler C untuk microcontroller tersebut, yaituI ARC).

Seperti halnya compiler C untuk sistem microprocessor, di pasaran ada beberapa varian compiler C untuk memprogram sistem microcontroller AVR yang dapat dijumpai (lihat tabel 2.2). 

Dengan beberapa kelebihan yang dimilikinya, saat ini CodeVisionAVR produk Perusahaan Pavel Haiduc merupakan compiler C yang relative banyak digunakan dibandingkan compiler-compiler C lainnya. 

Bahasa C telah dikritisi secara meluas, dan banyak orang dengan cepat menemukan masalahnya. Tapi sebagai bahasa yang telah hadir, C tetap tak tersentuh. CodeVisionAVR adalah salah satu yang memanfaatkan keunggulan C dalam hal pemrograman mikrokontroler. Salah satu ungkapan menyatakan bahwa “jika kamu membuat perangkat lunak yang akan tetap layak suatu hari nanti, jangan belajar bahasa yang popular saat ini, pelajarilah C”.

C tidak membatasi pandangan orang mengenai sebuah bahasa pemrograman. C tidak object oriented, tetapi kita dapat menerapkan konsep objek oriented padanya. Bukan juga bahasa fungsional, tetapi kita dapat dapat menerapkan pemrograman fungsional menggunakannya. Kebanyakan interpreter LISP dan skema interpreters-interpreters/compiler-kompiler ditulis dengan menggunakan C. kita dapat memproses list menggunakan C, meski tak semudah menggunakan LISP. C juga memiliki fitur-fitur tambahan seperti rekursi, prosedur sebagai tipe data kelas pertama, dan banyak lagi. 

Banyak orang yang merasakan C kekurangan akan kemudahan seperti JAVA, atau C++. Padahal C adalah bahasa yang sederhana. Tapi karena kesederhanaan ini dianggap kurang memadai sehingga membuat C diadaptasi sebagai perkenalan pertama ke tahap bahasa tingkat tinggi yang kompleks yang memungkinkan kita mengontrol dengan baik apa yang kita program tanpa fitur yang disembunyikan. Compiler tidak akan melakukan apapun sampai kita memerintahkan untuk melakukan sesuatu. Bahasa yang ada adalah transparan, bahkan jika beberapa fitur dari JAVA seperti garbage collection diikutsertakan pada implementasi C yang akan digunakan. Sebagai bahasa pemrograman, C tetap ada. Ini adalah inti dari development dilingkungan system operasi UNIX. Dan juga inti dari revolusi mikrokomputer, diantara C++, Delphi, JAVA dan lainnya, C masih tetap bertahan,dengan karakteristiknya sendiri.

Pada beberapa tahun yang lalu, the Electrical and Computer Engineering Technology department di Purdue University telah mempelajai bahasa pemrograman C sebagai bahasa yang dipilih untuk mengenalkan mikrokontroler. Mengajarkan Bahasa tingkat tinggi pada perkenalan mikrokontroler dalam referensi suatu bahasa tingkat assembly adalah sesuatu yang kontras pada suatu intitusi yang memiliki program yang sama. Penggunaan Bahasa tingkat tinggi memungkinkan untuk focus pada materi dan konsep dan tidak jemu dengan melihat detail listing assembly. Salah satu perbedaannya adalah bahasa tingkat tinggi memungkinkan untuk menuliskan langsung nilai pada register, memindahkan data melalui multiple operations dengan assembly.

Just-in-time (JIT) mengajarkan metode yang digunakan untuk mengenalkan komponen baru pada Bahasa pemrograman C seperti yang dibutuhkan. Pada prakteknya pokok masalah dipresentasikan, setelah itu disusun algoritma dan dievaluasi. Setelah itu dituangkan kedalam gambar sebagai diagram alir proses. Lalu dengan mudah diterjemahkan kedalanm bahasa C. seperti itulah dasar dari mikrokontroler.

Lebih dari 10 tahun, beratus juta mikrokontroler, suatu mikrokomputer yang mengandung perangkat ini dan memori didalam suatu single integrated circuit (IC) bersama CPU, telah disertakan pada perkembangan produk-produk dari keyboard sampai system control automobile (Ayala, 2000). 

Bahasa tingkat tinggi meningkat menjadi metodologi standar untuk mikrokontroler terapan berdasar pada perkembangan dan improvisasi jaman dan pasar dan dukungan perawatan yang sederhana (Myklebust, N.D.). Untuk tetap sejajar dengan perubahan jaman, bahasa tingkat tinggi menjadi perlengkapan dalam memperkenalkan mikrokontroler sebagai bagian dari kurikulum pada the Electrical and Computer Engineering Technology curriculum di Purdue University, West Lafayette.

KEUNTUNGAN PEMROGRAMAN TINGKAT TINGGI

Telah dipercaya pada era mikrokontroler saat ini bahwa bahasa assembly adalah satu-satunya pilihan untuk membuat kode untuk suatu aplikasi.ruang yang sangat terbatas pada chip untuk data dank ode program tidak terjadi jika menggunakan bahasa tingkat tinggi (Stewart & Miao, 1999). Sejarah bahasa tingkat tinggi memproduksi ukuran kode yang lebih besar dibandingkan assembly yang mempengaruhi kecepatan eksekusi. Selama beberapa tahun terakhir, compiler telah menyatakan kepada pasar dengan mengklaim bahwa dapat memproduksi kode seefisien assembly (Stewart & Miao, 1999).pada tahun-tahun berikutnya, compiler melakukan perkembangan yang lebih luas didunia mikrokontroler dengan meningkatkan fungsionalitas dan kecepatan.

Terdapat beberapa keunggulan menggunakan Bahasa tingkat tinggi diantaranya yaitu dapat memangkas waktu pembangunan aplikasi menjadi lebih singkat, kemudahan perawatan dan ringkas, kemudahan reuse kode. Bahasa tingkat tinggi memungkinkan programmer untuk mengatasi objek yang kompleks tanpa khawatir tentang detail komponen prosesor pada saat program berjalan. (Darnell & Margolis, 1991). Menulis program bahasa tingkat tinggi membebaskan programmer dari kekhawatiran tentang detail tingkat rendah suatu program (Reisdorph, 1998).

PEMROGRAMAN C DAN MIKROKONTROLER

Pembangunan Perangkat lunak dengan mikrokontroler membutuhkabn suatu pendekatan terstruktur dengna pemrograman. Banyak system terapan harus berjalan 24 jam sehari, 7 hari dalam satu minggu, dan 365 dalam satu tahun. Mereka tidak dapat di reboot ketika terjadi sesuatu kwesalahan. Untuk alas an ini, baris kode yang baik dipelajari dan melalui ujicoba menghasilkan tingkat keutamaan yang baru pada kenyataan mikrokontroler terapan (Lewis, 2002). Fasilitas bahasa C yang terstruktur dan disiplin(utuh) menjadi pendekatan pada design program computer (Deitel & Deitel, 1992). Berdasar pada MacKenzie, keuntungan mengadopsi pendekatan terstruktur pada pemrograman meliputi diantaranya: urutan operasi suatu program begitu sederhana untuk ditelusuri melalui fasilitas debugging, urutannya yang terstruktur membuat mudah untuk dijadikan sub rutin atau fungsi-fungsi, struktur yang ada menjadi dokumentasi sendiri dan memudahkan untuk menjelaskan menggunakan diagram alir, dan pemrograman yang terstruktur menghasilkan peningkatan produktifitas programer (1991).

Mungkin alasan yang paling memaksa untuk menggunakan bahasa tingkat tinggi adalah menyimpan waktu programmer. Compiler C didukung oleh pustaka(library) program C yang mengusung banyak fitur seperti matematika dan penanganan karakter. Menggunakan fungsi standar ini program-program Cmemudahkan programmer untuk menulis, menguji coba dan mereka ulang versi yang sama (Ayala, 2000). Meskipun pustaka fungsi standar adalah teknikal bukan bagian dari bahasa C, mereka didukaung tanpa terkecuali oleh system ANSI milik C (Deitel & Deitel, 1992).