Perkenalan Seputar Mikrokontroler

Perkenalan Seputar Mikrokontroler 

Apakah Yang Disebut Dengan Mikrokontroler?

Suatu kontroler digunakan untuk mengontrol suatu proses atau aspek-aspek dari lingkungan. Satu contoh aplikasi dari mikrokontroler adalah untuk memonitor rumah kita. Ketika suhu naik kontroler membuka jendela dan sebaliknya. Pada masanya, kontroler dibangun dari komponen-komponen logika secara keseluruhan, sehingga menjadikannya besar dan berat. Setelah itu barulah dipergunakan mikrokprosesor sehingga keseluruhan kontroler masuk kedalam PCB yang cukup kecil. Hingga saat ini masih sering kita lihat kontroler yang dikendalikan oleh mikroprosesor biasa (Zilog Z80, Intel 8088, Motorola 6809, dsb). Proses pengecilan komponen terus berlangsung, semua komponen yang diperlukan guna membangun suatu kontroler dapat dikemas dalam satu keping. Maka lahirlah komputer keping tunggal (one chip microcomputer) atau disebut juga mikrokontroler. Mikrokontroler adalah suatu IC dengan kepadatan yang sangat tinggi, dimana semua bagian yang diperlukan untuk suatu kontroler sudah dikemas dalam satu keping, biasanya terdiri dari:

1. CPU (Central Processing Unit)
2. RAM (Random Access Memory)
3. EEPROM/EPROM/PROM/ROM
4. I/O, Serial & Parallel
5. Timer
6. Interupt Controller

Rata-rata mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara langsung dan mudah, dan proses interupt yang cepat dan efisien. Dengan kata lain mikrokontroler adalah ” Solusi satu Chip” yang secara drastis mengurangi jumlah komponen dan biaya disain (harga relatif rendah).

2. Aplikasi Yang Dapat Dilakukan

Selain sebagai sistem monitor rumah seperti diatas, mikrokontroler sering dijumpai pada peralatan rumah tangga (microwave oven, TV, stereo set dll), komputer dan perlengkapannya, mobil dan lain sebagainya. Pada beberapa penggunaan bisa ditemukan lebih dari satu prosesor didalamnya. Mikrokontroler biasanya digunakan untuk peralatan yang tidak terlalu membutuhkan kecepatan pemrosesan yang tinggi. Walaupun mungkin ada diantara kita yang membayangkan untuk mengontrol oven microwave dengan menggunakan sistem berbasis Unix, mengendalikan oven microwave dapat dengan mudah menggunakan mikrokontroler yang paling kecil. Dilain pihak jika kita ingin mengendalikan rudal guna mengejar anjing tetangga yang selalu menyalak ditengah
malam, kita akan memerlukan prosesor dengan kecepatan yang lebih tinggi. Sifat spesial dari mikrokontroler adalah kecil dalam ukuran, hemat daya listrik serta flexibilitasnya menyebabkan mikrokontroler sangat cocok untuk dipakai sebagai pencatat/perekam data pada aplikasi yang tidak memerlukan kehadiran operator.

3. Jenis Yang Dapat Dipilih

Mikrokontroler tersedia dalam beberapa pilihan, tergantung dari keperluan dan kemampuan yang diinginkan. Kita dapat memilih mikrokontroler 4, 8, 16 atau 32 bit. Disamping itu terdapat pula mikrokontroler dengan kemampuan komunikasi serial, penanganan keyboard, pemroses sinyal, pemroses video dll.
4.  Pasar Bagi Mikrokontroler
 
Jika kita bertanya apa perlunya kita mempelajari mikrokontroler, tabel diatas akan sedikit banyak memberikan gambaran tentang bisnis mikrokontroler yang akan menghasilkan banyak tumpukan rupiah dimeja kita. Suatu survey di Amerika menyatakan bahwa rata-rata terdapat 35 buah mikrokontroler yang digunakan pada satu rumah di Amerika, dan diperkirakan akan menjadi 240 pada tahun 2000.
5. Pertimbangan Pemilihan Mikrokontroler

Terdapat beberapa hal yang perlu dipertimbangkan dalam menentukan jenis mana yang akan dipergunakan dalam disain kita yaitu seperti berikut:

1. Ketersediaan dan harga dari suatu development tools (Programmer, Emulator dan Simulator)
2. Ketersediaan dokumentasi (Ref. Manual, Application notes, dan buku lainnya).
3. Ketersediaan tempat bertanya.
4. Ketersediaan komponen OTP, Mask, dan Programmable.

6. Produsen Mikrokontroler

Dibawah ini adalah daftar produsen besar dari mikrokontroler dan unit yang terjual (dalam ribuan).
Company (Units x 1000)
Motorola (358,894)
Mitsubishi(71,674)
NEC (70,180)
Hitachi (67,873)
Philips (56,680)
Intel (46,876)
SGS-Thomson (37,350)
Microchip (35,477)
Matsushitta (34,200)
Toshiba (32,205)
National Semiconductor (31,634)
Zilog (31,000)
Texas Instruments (29,725)
Siemens (20,874)
Sharp(17,505)

7. Hal-Hal Mengenai Mikrokontroler

• Tehnik fabrikasi

1. CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor
   Ini adalah tehnik yang biasa dilakukan untuk memproduksi hampir semua mikrokontroler terbaru. Mikrokontroler CMOS memerlukan daya yang lebih rendah dibanding mikrokontroler yang dibuat dengan tehnik sebelumnya, sehingga memungkinkan untuk dioperasikan menggunakan batere. Chip CMOS juga memungkinkan dioperasikan pada fully atau mendekati fully static, yang berarti bahwa clock dapat diperlambat bahkan diberhentikan sehingga chip berada dalam kondisi (mode) sleep. CMOS juga lebih tahan terhadap noise dibandingkan cara fabrikasi sebelumnya.

• Arsitektur

1. Von-Neuman Architecure
   Mikrokontroler yang di disain berdasarkan arsitektur ini memilik sebuah data bus yang dipergunakan untuk “fetch” instruksi dan data. Program (instruksi) dan data disimpan pada memori utama secara
   bersama-sama. Ketika kontroler mengalamati suatu alamat di memori utama, hal pertama yang dilakukan dalah mengambil instruksi untuk dilaksanakan dan kemudian mengambil data pendukung dari instruksi tsb. Cara ini memperlambat operasi mikrokontroler
2. Harvard Architecture
   Arsitektur ini memilik bus data dan instruksi yang terpisah, sehingga memungkinkan eksekusi dilakukan secara bersamaan. Secara teoritis hal ini memungkinak eksekusi yang lebih cepat tetapi dilain fihak memerlukan disain yang lebih kompleks.

• Instruksi

1. CISC
   Saat ini hampir semua mikrokontroler adalah mikrokontroler CISC (Complete Instruction Set Computer). Biasanya memiliki lebih dari 80 instruksi. Keunggulan dari CISC ini adalah adanya instruksi yang bekerja seperti sebuah makro, sehingga memungkinkan programmer untuk menggunakan sebuah instruksi menggantikan beberapa instruksi sedarhana lainnya.
2. RISC
   Saat ini kecenderungan industri untuk menggunakan disain mikroprosesor RISC ( Reduced Instruction Set Computer). Dengan menggunakan jumlah instruksi yang lebih sedikit, memungkinkan lahan pada chip (silicon real-estate) digunakan untuk meningkatkan kemampuan chip. Keuntungan dari RIS adalah kesederhanaan disain, chip yang lebih kecil, jumlah pin sedikit dan sangat sedikit mengkonsumsi daya.Dibawah ini adalah fature yang biasa dimiliki oleh RISC Processor:
   Harvard Architecture, memungkinkan akses yang program dan data yang bersamaan .
   Instruction Pipelining meningkatkan kecepatan eksekusi.
   Orthogonal instruktion set untuk kemudahan dalam programming, memungkinkan tiap instruksi untuk dioperasikan pada register atau digunakan pada beberapa mode pengalamatan, instruksi-instruksi tidak mempunyai kombinasi tertentu dan juga tanpa perkecualian.