MODUL 3
COMMUNICATION
Modul praktikum
Communication ini membahas penerapan berbagai protokol komunikasi serial pada
sistem embedded menggunakan mikrokontroler STM32, yaitu UART, SPI, dan I2C.
Praktikum dirancang agar praktikan memahami cara kerja komunikasi data antar
perangkat mikrokontroler maupun antara mikrokontroler dengan perangkat
periferal seperti sensor, OLED, LED, fan, dan motor servo. Selain mempelajari
teori dasar komunikasi serial, praktikan juga melakukan konfigurasi perangkat
menggunakan STM32CubeIDE dan STM32CubeMX sehingga dapat memahami implementasi
komunikasi secara langsung pada hardware.
- Memahami cara penggunaan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C pada Development Board yang digunakan
- Memahami cara menggunakan komponen input dan output yang mengimplementasikan PWM, ADC, dan Interrupt pada Development Board yang digunakan
Microcontroller | ARM Cortex-M3 |
Operating Voltage | 3.3 V |
Input Voltage (recommended) | 5 V |
Input Voltage (limit) | 2 – 3.6 V |
Digital I/O Pins | 32 |
PWM Digital I/O Pins | 15 |
Analog Input Pins | 10 (dengan resolusi
12-bit ADC) |
DC Current per I/O Pin | 25 mA |
DC Current for 3.3V Pin | 150 mA |
Flash Memory | 64 KB |
SRAM | 20 KB |
EEPROM | Emulasi dalam Flash |
Clock Speed | 72 MHz |
- Mikrokontroler STM32 Nucleo G474RE
Microcontroller | STM32G474RE (ARM Cortex-M4F) |
Operating Voltage | 3.3 V |
Input Voltage (recommended) | 5 V via USB (ST-LINK) atau 7–12 V via VIN |
Input Voltage (limit) | 4.5 – 15 V (VIN board Nucleo) |
Digital I/O Pins | ±51 GPIO pins (tergantung konfigurasi fungsi) |
PWM Digital I/O Pins | Hingga 24 channel PWM (advanced,
general-purpose, dan high-resolution timers) |
Analog Input Pins | Hingga 24 channel ADC (12-bit / 16-bit
dengan oversampling) |
DC Current per I/O Pin | Maks. 20 mA per pin (disarankan ≤ 8 mA) |
DC Current for 3.3V Pin | Hingga ±500 mA (tergantung regulator &
sumber daya) |
Flash Memory | 512 KB internal Flash |
SRAM | 128 KB SRAM (termasuk CCM RAM) |
Clock Speed | Hingga 170 MHz |
- OLED
- Motor Servo
- Push Button
- LED (Hijau, Kuning, Merah)
- Buzzer
- Resistor
- Breadboard
- Kabel jumper
- Adaptor / sumber tegangan
A. UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)
UART merupakan protokol
komunikasi serial asynchronous yang digunakan untuk pertukaran data antar
perangkat tanpa menggunakan sinyal clock tambahan. Komunikasi UART menggunakan
dua jalur utama yaitu TX (Transmit) sebagai pengirim data dan RX (Receive) sebagai
penerima data. Agar komunikasi berjalan dengan baik, kedua perangkat harus
memiliki baudrate yang sama. UART banyak digunakan karena sederhana, mudah
diimplementasikan, dan cocok untuk komunikasi antar mikrokontroler maupun
komunikasi dengan komputer.
B. SPI (Serial Peripheral
Interface)
SPI merupakan protokol
komunikasi serial synchronous dengan kecepatan transfer data yang tinggi.
Komunikasi SPI menggunakan empat jalur utama yaitu MOSI (Master Output Slave
Input), MISO (Master Input Slave Output), SCK (Serial Clock), dan SS/CS (Slave
Select/Chip Select). Pada SPI terdapat perangkat master yang mengatur jalannya
komunikasi dan slave yang menerima atau mengirim data. SPI sering digunakan
pada sistem embedded karena memiliki proses transfer data yang cepat dan
stabil.
C. I2C (Inter-Integrated
Circuit)
I2C adalah protokol
komunikasi serial synchronous yang menggunakan dua jalur komunikasi yaitu SDA
(Serial Data) dan SCL (Serial Clock). Dalam komunikasi I2C, perangkat master
mengontrol komunikasi dan perangkat slave memiliki alamat tertentu sehingga beberapa
perangkat dapat terhubung dalam satu jalur yang sama. Keunggulan I2C adalah
penggunaan pin yang lebih sedikit sehingga lebih efisien dalam menghubungkan
banyak perangkat seperti sensor, OLED, dan modul lainnya pada sistem embedded.
STM32 NUCLEO G474RE
merupakan papan pengembangan (development board) berbasis mikrokontroler
STM32G474RET6 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Board ini dirancang
untuk memudahkanproses pembelajaran, pengujian, dan pengembangan aplikasi
sistem tertanam (embedded system), baik untuk pemula maupun tingkat lanjut.
STM32 Nucleo-G474RE mengintegrasikan antarmuka ST-LINK debugger/programmer
secara onboard sehingga pengguna dapat langsung melakukan pemrograman dan
debugging tanpa perangkat tambahan.
Adapun spesifikasi dari
STM32 NUCLEO-G474RE adalah sebagai berikut :
Gambar 1. STM32
NUCLEO-G474RE
E. STM32F103C8
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
|
Microcontroller |
ARM Cortex-M3 |
|
Operating Voltage |
3.3 V |
|
Input Voltage (recommended) |
5 V |
|
Input Voltage (limit) |
2 – 3.6 V |
|
Digital I/O Pins |
32 |
|
PWM Digital I/O Pins |
15 |
|
Analog Input Pins |
10 (dengan resolusi
12-bit ADC) |
|
DC Current per I/O Pin |
25 mA |
|
DC Current for 3.3V Pin |
150 mA |
|
Flash Memory |
64 KB |
|
SRAM |
20 KB |
|
EEPROM |
Emulasi dalam Flash |
|
Clock Speed |
72 MHz |
F. BAGIAN BAGIAN
PENDUKUNG
1. STM32 NUCLEO G474RE
1. RAM (Random Access
Memory)
RAM (Random Access
Memory) pada STM32 NUCLEO G474RE digunakan sebagai memori sementara untuk
menyimpan data selama program berjalan. Mikrokontroler STM32G474RET6
memiliki RAM sebesar 128 KB yang berfungsi untuk menyimpan variabel,
buffer data, stack, dan heap.
2. Memori Flash Eksternal
STM32 NUCLEO-G474RE tidak
menggunakan memori flash eksternal. Seluruh program dan data permanen
disimpan pada memori Flash internal mikrokontroler STM32G474RET6 dengan
kapasitas 512 KB. Memori flash ini bersifat non-volatile, sehingga data
dan program tetap tersimpan meskipun catu daya dimatikan.
3. Crystal Oscillator
STM32 NUCLEO-G474RE
menggunakan osilator internal (HSI– High Speed Internal) sebagai sumber
clock utama secara default. Penggunaan clock internal ini membuat board
dapat beroperasi tanpa memerlukan crystal oscillator eksternal. Clock
berfungsi sebagai sumber waktu untuk mengatur kecepatan kerja CPU dan
seluruh peripheral.
4. Regulator Tegangan
Untuk memastikan pasokan
tegangan yang stabil ke mikrokontroler.
5. Pin GPIO (General
Purpose Input/Output):
Pin GPIO pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai antarmuka input dan output digital yang fleksibel
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.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar