Perancangan Sistem Minimum berbasis Mikroprosesor 8088
				Abstract This issue is about " Minimum System Design " using Microprocessor 8088 for Monitoring System or Data Detection, which in further application this system can be expended for waste radioactive monitoring system, materials pollution detection system or Telemetry System. In this issues the Microprocessor 8088 has been choused for data processing and here we will describes. Intisari Pada tulisan kali ini Penulis akan mengupas perancangan sistem minimum untuk sistem Monitoring atau sistem deteksi data, dimana dalam pengembangan aplikasi lebih lanjut dapat digunakan untuk monitoring limbah radioaktif dan deteksi bahan-bahan polutan atau bahan lainnya yang berbahaya, disamping itu sistem ini dapat digunakan untuk sistem Telemetri, tentunya dengan beberapa desain tambahan. Pada sistem minimum ini akan digunakan komponen Mikroprosesor 8088 untuk pemroses datanya dan akan diuraikan secara teknis cara kerja dari Mikroprosesor 8088 baik dari segi "software" secara umum mulai dari transfer data,pengalamatan, eksekusi data dan lain sebagainya maupun segi hardware sebagai sebuah komponen serta unjuk kerja Mikroprosesor 8088 setelah dipadukan dalam suatu sistem. Pendahuluan Central Processing Unit (CPU) 8088 Mikroprosesor 8 bit yang dibuat dengan teknologi HMOS (High Performance Metal Oxide Semiconductor). Mikroprosesor 8088 memiliki sifat yang unik yaitu mampu mengakses lokasi memori sampai 1.024.576 byte (1 Mbyte), padahal instruksi-instruksinya hanya mengijinkan operasi dan manipulasi alamat 16-bit. Hal ini dimungkinkan karena mikroprosesor 8088 memiliki 4 segmen register 16-bit yang dapat digunakan untuk memanipulasi pengalamatan. Prosesor 8088 dapat dioperasikan dalam 2 mode, yaitu mode minimum dan mode maksimum. Pada perancangan ini digunakan mode minimum dengan pertimbangan pada kesederhanaan dan hanya 1 (satu) prosesor yang dioperasikan. Gambar – 1 menunjukan arsitektur internal 8088, yang (Korespondensi adalah staff Peneliti dari Puslitbang TELKOMA-LIPI , Jl.Cisitu No.21/154D Bandung 40135) berdasarkan fungsi-nya dibagi dalam 2 (dua) unit yaitu : Bus Interface Unit (BIU) dan Execution Unit (EU). Bus Interface Unit (BIU), berfungsi menangani seluruh transfer data dan alamat untuk bagian eksekusi, mulai dari mengirim alamat, mengambil instruksi dari memori, membaca data dari memori atau port dan menuliskan data ke port atau memori. Execution Unit (EU), berfungsi memberitahu Bus Interface Unit (BIU) dimana data dan instruksi harus diambil, men-dekode instruksi dan mengeksekusi instruksi. Register CPU 8088. Pada CPU 8088 ini memiliki 14 register 16-bit. Adapun register-register tersebut diklasifikasikan dalam : Register Data, terdiri atas 4 register. Register Index dan Pointer, terdiri atas 4 register. 4 Segment Register. Instruction Pointer dan Sebuah Register Flag. Register data terdiri atas : AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH dan DL yang mana register-register tersebut digunakan untuk menyimpan data 8-bit atau secara berpasangan dipakai untuk menyinpan data 16-bit. Bentuk pasangan yang diijinkan dalam register data adalah : AH dan AL membentuk AX, sebagai Accumulator untuk menyimpan salah satu nilai yang akan dioperasikan oleh Arithmatic Logic Unit (ALU) dan tempat menerima hasil operasi tersebut. BH dan BL membentuk BX, sebagai Base Register dalam pengalamatan. CH dan CL membentuk CX, digunakan untuk pencacah pada instruksi tertentu. DH dan DL membentuk DX, untuk menyimpan alamat I/O bila CPU mengakses peralatan I/O. Register segmen terdiri atas 4 register 16-bit, yaitu : register CS (Code Segment), DS (Data Segment), SS (Stack Segment) dan ES (Extra Segment). Penggunaan regsiter segmen ini memiliki beberapa keuntungan, yaitu : Mampu mengakses memori hingga 1 Mbyte meskipun instruksinya hanya mengijinkan operasi 16-bit. Dengan menggunakan lebih dari 1 segmen kode, data dan stack memungkinkan panjang program, data dan stack lebih dari 64 Kbyte. Memberi fasilitas penggunaan ruang memori yang terpisah antara program, data dan stack. Pada gambar – 2 dibawah ini ditunjukkan pengorganisasian memori pada CPU 8088. Sistem Pewaktu Pada CPU 8088. Pada sistem mikroprosesor 8088, panjang 1 siklus bus ada 4 pulsa clock, yaitu : T1, T2, T3 dan T4. Bila ada sinyal tunggu panjang 1 siklus bus tersebut ditambahkan sejumlah pulsa clock yang diberi notasi Tw. Dimana Tw tersebut letaknya disisipkan diantara T3 dan T4, bila peralatan I/O atau memori kurang cepat dalam merespon perpindahan data. Gambar – 2 : Organisasi Memori CPU 8088. Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transceiver (USART) 8251. Secara internal USART 8251 terdiri dari 7 blok, yang masing-masing fungsinya dapat dilihat pada gambar – 3, adalah : Data Bus Buffer : menyimpan data paralel 8-bit yang akan dikeluarkan ke jalur data, maupun yang diterima dari jalur data. Read/Write Logic : berfungsi untuk mengendalikan perpindahan data dan command status, sehingga memungkinkan data dapat dibaca maupun ditulis pada lokasi dan waktu yang tepat. Pada blok ini terdapat pin CS yang mengaktifkan 8251 dengan memberikan logika ‘0’. Sedangkan frekwensi CLK-nya 30 x bit rate pengiriman data. Modem Control : merupakan perantara hubungan dari USART 8251 dengan Modem. Pada blok ini terdapat pin RTS yang dipakai untuk ‘handshaking’. Receiver Buffer (S-P) & Receiver Control : bagian ini saling bekerja sama dalam menerima data serial. Receiver buffer akan mengubah data serial menjadi paralel agar dapat dibaca oleh CPU, sedangkan receiver control memantau status dari receiver buffer. Pada blok ini terdapat RxC, pada modus transmisi sinkron nilai baud rate-nya sama dengan frekwensinya. SYNDET yang mempunyai dua fungsi adalah : Pada mode asinkron, bila jalur input data RxD berada pada keadaan ‘0’ selama lebih dari 2 waktu karakter, pin ini akan ‘high’. Pada mode sinkron, pin ini akan ‘high’ bila 8251 mendeteksi adanya karakter sinkronisasi pada deret bit data. Transmitter Buffer (P-S) & Transmitter Control : bagian ini saling bekerja sama dalam mentransmisikan data serial. Transmitter buffer berfungsi menerima data dari CPU kemudian secara otomatis pada data ditambahkan bit start, bit paritas dan bit stop sesuai dengan mode word yang diberikan, sedangkan transmitter control memantau status dari transmitter buffer. Pada blok ini terdapat TxC, pada modus transmisi asinkron nilai baud rate-nya sama dengan frekwensinya. Programmable Interval Timer (PIT) 8253. PIT 8253 berfungsi untuk mengimplementasikan pewaktu/pencacah pada sistem mikrokomputer. Pada gambar – 4 nampak satu pin PIT 8253 terdapat tiga buah pencacah 16-bit yang saling terpisah, yang masing-masing mampu mencacah hingga frekwensi 2.6 MHz. PIT 8253 terdiri atas 4 blok yang fungsi masing-masing bagian adalah : Data Bus Buffer : mempunyai 3 fungsi utama, yaitu : Untuk memprogram mode dari PIT 8253. Untuk memberikan nilai awal cacahan pada register pencacah. Untuk membaca nilai cacahan. Read/Write Logic : berfungsi membangkitkan sinyal kontrol untuk mengendalikan seluruh operasi PIT 8253, termasuk pembacaan atau penulisan pada register pencacah. Control Word Register : berisi informasi yang dikirim sistem prosesor untuk mengidentifikasi operasi PIT 8253 yang diinginkan, juga digunakan untuk memilih pencacah, mode operasi dan jenis pencacah. Counter 0, 1 dan 2 : bagian ini pencacahan dilaksanakan, yang mana ketiga counter tersebut identik dan bebas satu dengan yang lainnya. Tiap-tiap pencacah dapat dioperasikan pada mode yang berlainan. Programmable Peripheral Interface (PPI) 8255. PPI 8255 ini melakukan fungsi interface (fungsi I/O) dalam sistem mikroprosesor. Pada gambar – 5 ini ditunjukkan diagram blok dari PPI 8255. PPI 8255 terbagi atas 3 buah port, yaitu : Port A, Port B dan Port C, juga dilengkapi pula dengan Data Bus Buffer serta Read/Write Control Logic. Fungsi dari Control Logic disini untuk menyimpan kombinasi bit yang mengkodekan mode kerja dari PPI 8255. Sedangkan input CS digunakan untuk memungkinkan pembacaan atau penulisan data dan dihubungkan dengan rangkaian dekoder untuk memilih perangkat bila dikehendaki. Cara Kerja Central Processing Unit (CPU) 8088 Pada mikroprosesor 8088 ini untuk bekerjanya memerlukan clock. Dimana clock tersebut dipergunakan untuk mensinkronisasi semua operasi didalam mikroprosesor. Pada perancangan ini dipergunakan IC 8284 yang memang diaplikasi pada CPU 8088. Sebagai sumber frekwensinya dipergunakan kristal 14.318 MHz. Untuk dapat bekerja secara optimum duty cycle yang diisyaratkan oleh CPU 8088 adalah 33%. Pemrograman USART 8251. Sebelum melaksanakan fungsinya USART 8251 harus diinisialisasi terlebih dahulu. Yang mana inisialisasi tersebut dilakukan oleh CPU 8088 dengan jalan mengirimkan control word ke alamat control register. Operasi pada USART 8251 ditentukan oleh nilai yang diberikan pada bit-bit control word. Dimana format control word dibagi dalam 2 jenis, yaitu : Mode Instruction, dibagi menjadi 2 macam, yaitu : Mode Instruction untuk operasi Asinkron. Mode Instruction untuk operasi Sinkron. Mode ini untuk mendefinisikan karakteristik operasi secara umum USART 8251, dan hanya cukup ditulis sekali saja pada setiap kali selesai operasi reset. Command Instruction. Pada command instruction dapat ditulis berkali-kali sesuai dengan keperluan. Mengontrol operasi dan format mode instruction yang dipilih Adapun urutan program dari control word dapat dilihat pada gambar – 6. MODE INSTRUCTION Pemrograman PIT 8253. Untuk mengoperasikan PIT 8253, terlebih dahulu dilakukan inisialisasi. Yang mana inisialisasi dilakukan oleh CPU 8088 dengan cara mengirimkan control word ke control word register. Control word akan mendefinisikan modus kerja. pencacah, urutan pemberian nilai, urutan pembacaan dan jenis cacahan. Pada tabel – 1 terlihat format control word dari PIT 8253. Dan pada tabel – 2 menunjukkan pemiliham pencacah. Tabel – 1 : Format Control Word PIT 8253. D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD Tabel – 2 : Pemilihan Pencacah PIT 8253. SC1 SC0 DEFINISI 0 0 Pilih Pencacah 0 0 1 Pilih Pencacah 1 1 0 Pilih Pencacah 2 1 1 Tidak boleh Pemrograman PPI 8255. PPI 8255 terbagi atas 3 buah port, yaitu : Port A, Port B dan Port C, dan sebuah Control Word Register yang masing-masing terdiri atas 8-bit dan dapat diatur melalui software untuk melaksanakan fungsi output dan input. Pada tebel – 3 ditunjukkan salah satu cara untuk menentukan bit control word dari PPI 8255. Tabel – 3 : Control Word PPI 8255. D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 1 0 0 0 0 Kesimpulan Sistem minimum merupakan sistem pengolah data yang sederhana karena hanya menggunakan 1 buah Mikroprosesor yang dioperasikan, sistem minimum ini bila dipadukan dengan sistem RF Transmitter dapat digunakan untuk sistem monitoring data dengan jarak jangkauan yang cukup jauh (Telemetri ). Mikroprosesor 8088 mempunyai fungsi yang cukup beragam pada aplikasi-aplikasi rangkaiannya dan relatif mudah serta murah untuk direalisasikan dalam sebuah sistem yang dirancang sesuai keinginan. Daftar Pustaka Eggebrecht, Lewis C., Interfacing to The IBM PC, Howard W. Sams & Co., Indianapolis, 1987. Hall, Douglas V., Microprocessor and Interfacing : Programming and Hardware, McGraw-Hill Book Company, Singapore, 1987. Singh, Avtar & Walter A. Triebel, The 8088 Microprocessor : Programming, Interfacing, Software, Hardware and Applications, Prentice-Hall International Inc., New Jersey, 1987.