MODUL 3
COMMUNICATION
1. Asistensi dilakukan 1x
2. Praktikum dilakukan 1x
- Memahami cara komunikasi pada Development Board STM32 dan Raspberry Pi Pico
- Memahami cara menggunakan komponen input dan output yang mengimplementasikan komunikasi pada Development Board STM32 dan Raspberry Pi Pico
1. Raspberry Pi Pico
2. STM32F103C8
3. LED
4. Push Button
5. LED RGB
6. Touch Sensor
7. LCD I2C 16x2
8. Potensiometer
9. MQ-2 Sensor
10. LCD OLED
11. Motor Servo
12. Breadboard
13. Resistor
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
Gambar 1. 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.
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
Gambar 2. 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.
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 I2C
Gambar 3. Cara Kerja Komunikasi SPI
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:
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:
BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG
1. Raspberry Pi Pico
a) 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.
b) 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.
c) 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.
d) Regulator Tegangan
Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.
e) Pin GPIO (General Purpose Input/Output)
Untuk menghubungkan Pico ke berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, dan LED.
2. STM32
a) 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.
b) 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.
c) 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.
d) 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.
e) 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.
