Teknik Interface membicarakan cara-cara menghubungkan mikrokontroler dengan peralatan lain, meskipun tidak membahas pembuatan alat sampai jadi, tapi pengetahuan tentang teknik interface ini sangat diperlukan dalam rancang bangun peralatan yang lebih rumit.
Untuk apa menghubungkan mikrokontroler dengan keyboard IBM PC? Keyboard IBM PC merupakan sarana input yang sangat murah, hanya dengan 2 utas kabel sinyal ditambah 2 kabel catu daya sistem berbasis mikrokontroler dengan mudah bisa dilengkapi dengan 101 tombol untuk mengisikan text maupun angka.
Keyboard yang dibahas adalah keyboard untuk IBM PC-AT, tidak termasuk model keyboard lama untuk IBM PC-XT.
Tata kerja keyboard PCSetiap kali salah satu tombol keyboard ditekan atau dilepas, keyboard akan mengirim kode ke host (host adalah komputer kalau keyboard dihubungkan ke PC, atau berupa mikrokontroler kalau keyboard dihubungkan ke perlatan berbasis mikrokontroler). Kode tersebut dinamakan sebagai scan code.
Scan code tombol ‘S’ adalah 1B (angka heksadesimal setara dengan angka biner 00011011). Ketika tombol ‘S’ ditekan keyboard akan mengirim 1B, jika tombol ‘S’ ditekan terus maka keyboard akan mengirimkan 1B berikutnya terus menerus, sampai ada tombol lain yang ditekan atau tombol ‘S’ tadi dilepas.
Keyboard juga mengirim kode saat ada satu tombol yang dilepas, kodenya adalah F0 (angka heksadesimal setara dengan angka biner 11110000), jadi kalau tombol ‘S’ tadi dilepas keyboard akan mengirim F0 dan 1B.
Kode-kode tersebut dikirim keyboard secara seri, artinya dikirimkan satu bit demi satu bit. Misalnya 1B dikirimkan dengan cara : mula-mula dikirim ‘1’, sesaat kemudian ‘1’ lagi dan menyusul ‘0’ sampai akhirnya terkirim sebanyak 8 bit yang berbentuk 00011011 (dikirim mulai dari bit yang paling kanan kemudian beregeser satu per satu sampai yang paling kiri).
Masing-masing tombol punya scan code sendiri, termasuk tombol ‘shift’, tombol ‘ctrl’ dan lain lain, jadi jika tombol ‘ctrl’ ditekan bersama dengan ‘S’, maka scan code yang dikirim adalah 14 (scan code untuk ‘ctrl’) dan 1B (scan code untul ‘S’). Terserah host untuk mengintepretasi scan code itu sebagai apa, bearti merupakan tugas program dalam mikrokontroler untuk mengenal scan code.
Scan code disusun sebagai kode 8 bit bisa dipakai untuk membedakan 256 macam kode, sedangkan keyboard PC hanya punya 101 tombol, jadi sesungguhnya kode 8 bit tadi cukup untuk semua tombol. Tapi tombol di keyboard PC dikelompokkan menjadi 2 bagian, bagian utama dan bagian tambahan, bagian utama cukup dinyatakan dengan scan code 1 byte saja, sedangkan bagian tambahan diwakili dengan beberapa byte scan code yang selalu diawali dengan E0. Misalnya tombol ‘ctrl’ kiri diwakili dengan 14 sedangkan tombol ‘ctrl’ kanan diwakili dengan E0 14.
Gambar 1 menggambarkan scan code masing-masing tombol keyboard PC. Terlihat pada gambar tersebut, scan code tidak berupa kode ASCII yang biasa dipakai mewakili huruf , dan ditentukan secara acak, juga. Sehingga setelah diterima host, scan code harus dirubah menjadi kode ASCII dengan memakai cara ‘pencarian tabel’.
Keyboard PC dan Scan Code
Komunikasi antar keyboard dan host adalah komunikasi dua arah, keyboard mengirim scan code ke host, host bisa mengirim perintah untuk mengatur kerja dari key board. Kode perintah untuk keyboard tidak sebanyak scan code, berikut ini daftar kode printah untuk keyboard (dalam heksadesimal) selengkapnya :
ED perintah untuk menyala/padamkan lampu indikator di keyboard, setelah menerima perintah ED dari host, keyboard akan menjawab dengan FA sebagai tanda perintah itu telah dikenali (ACK – acknowlwdge) dan menunggu 1 byte perintah lagi dari host untuk menentukan lampu indikator mana yang perlu di-nyala/padam-kan.
1 byte perintah susulan tersebut akan diartikan sebagai berikut : bit 0 dipakai untuk mengatur lampu indikator Scroll Lock, bit 1 untuk Num Lock dan bit 2 untuk Caps Lock, bit-bit lainnya diabaikan.
EE dipakai host untuk memeriksa apakah keyboard masih aktip. Setelah menerima perintah EE dari host, keyboard akan menjawab dengan EE pula, menandakan dirinya masih aktip.
F0 ada keyboard yang dilengkapi 3 set scan code, perintah ini dipakai untuk memilih scan code yang ingin dipakai. Setelah menerima perintah F0 dari host, keyboard akan menjawab dengan FA sebagai tanda perintah itu telah dikenali (ACK – acknowlwdge) dan host menjawab 1 byte lagi (nilainya 1 2 atau 3) untuk memilih set scan code. Jika byte yang dikirimkan nilainya 0, keyboard akan menjawab dengan nomor set scan code yang saat itu dipakai.
F3 dipakai untuk mengatur kecepatan tanggapan keyboard (Typematic Repeat Rate), setelah menerima perintah F3 dari host, keyboard akan menjawab dengan FA sebagai tanda perintah itu telah dikenali (ACK – acknowlwdge) dan host menjawab 1 byte nilai kecepatan tanggapan keyboard yang dikehendaki.
F4 dipakai untuk me-aktip-kan kembali keyboard, setelah menerima perintah ini keyboard akan menjawab dengan FA (ACK – acknowlwdge).
F5 dipakai untuk me-nonaktip-kan keyboard, setelah menerima perintah ini keyboard akan menjawab dengan FA (ACK – acknowlwdge).
FE dipakai meminta keyboard mengirim ulang scan code terakhir yang dikirim.
FF Perintah untuk me-reset keyboard
Selain perintah dari host, keyboard juga mempunyai kode-kode lain selain scan code yang dikirimkan ke host, sebagai berikut :
FA berarti ACK (acknowledge), yaitu jawaban dari keyboard bahwa perintah dari host sudah dikenali dengan baik.
AA berarti keyboard selesai memeriksa diri dan siap bekerja setelah diberi catu daya
EE lihat perintah EE di atas
FE artinya minta host mengulang perintah terakhir yang dikirim
FF / 00 berarti terjadi kesalahan di keyboard
Rangkaian penghubungKeyboard PC dibangun dengan mikrokontroler MCS48, yang merupakan saudara tua MCS51 tapi jauh lebih sederhana. Untuk keperluan membentuk rangkaian penghubung tidak perlu diketahui bagaimana cara kerja mikrokontroler dalam keyboard, tapi cukup meninjau rangkaian elektronik bagian penghubung pada gambar.
Bagian penghubung di dalam Keyboard PC
Yang menarik, rangkaian sederhana ini bisa dipakai untuk komunikasi data 2 arah, yakni keyboard mengirimkan scan code ke PC, atau PC mengirimkan perintah-perintah ke keyboard, misalkan perintah untuk menyalakan beberapa lampu yang ada di keyboard.
Kbd Clock dibangkitkan oleh MCS48, merupakan sinyal pendorong Kbd Data yang bisa bersumber dari keyboard maupun bersumber dari PC. Level tegangan pada kedua sinyal ini memenuhi standar sinyal TTL biasa, jadi bisa langsung dihubungkan ke AT89C2051.
Sebagai contoh Kbd Clock dihubungkan ke Port 3 bit 2 (kaki 6 AT89C2051) dan Kbd Data dibuhungkan ke Port 3 bit (kaki 7), dalam program hal ini dinyatakan dengan baris 1 dan baris 2 Potongan Program 1. Dengan adanya pernyataan di baris 1 dan 2, selanjutnya dalam program tidak disebutkan lagi P3.2 atau P2.3, tapi ditulis KBDclock atay KBDdata sehingga program lebih enak dibaca. Kalau program ini dipakai di proyek lain yang Port 3 bit 2 dan bit 3-nya dipakai untuk keperluan lain, Kbd Clock dan Kbd Data bisa saja dihubungkan ke port lain, asalkan baris 1 dan 2 disesuaikan dengan perubahan itu.
Potongan Program 1 Pernyataan pemakaian Port
1 KBDclock bit P3.2 ; P3.2 dihubungkan ke KBDclock
2 KBDdata bit P3.3 ; P3.3 dihubungkan ke KBDdata
Sumber daya untuk keyboard dicatu dari luar, harus diperhatikan kebutuhan arusnya cukup besar bisa sampai sekitar 300 mA.
Pengiriman data dari Keyboard
Sinyal pengiriman data dari Keyboard
Saat tidak ada pengiriman data, sinyal Kbd Clock dan Kbd Data dalam keadaan ‘1’. Sinyal pengiriman data dari keyboard dalam gambar 3 dijelaskan sebagai berikut :
1. Data mulai dikirimkan dengan me-nol-kan Kbd Data sebagai tanda mulai pengiriman (start bit), berapa saat kemudian setelah Kbd Data stabil disusul Kbd Clock berubah menjadi ‘0’ dan kembali ke ‘1’ lagi, ini berarti selesai mengirimkan data 1 bit.
2. Setelah mengirim ‘start bit’, dikirimkan bit 0, bit 1 dan seterusnya sampai bit 7.
3. Menyusul dikirim ‘parity bit’, yaitu bit kontrol yang berguna bagi host penerima data untuk memastikan data yang diterima tidak ada kesalahan. Jika banyaknya bit ‘1’ yang terdapat di bit 0 sampai bit 7 ganjil, ‘parity bit’ akan bernilai ‘1’.
4. Sebagai penutup (stop bit) Kbd Data dikembalikan kekeadan normalnya, yaitu ‘1’.
Pengiriman data ke Keyboard
Sinyal pengiriman data ke Keyboard
Saat tidak ada pengiriman data, sinyal Kbd Clock dan Kbd Data dalam keadaan ‘1’. Agar mudah dibedakan, Gambar 4 digambarkan dengan dua warna, warna biru artinya sinyal itu diatur oleh host, dan warna merah artinya sinyal itu dibangkitkan oleh keyboard. Sinyal pengiriman data dari host dalam gambar 4 dijelaskan sebagai berikut :
1. Sebelum mengirim data host ‘minta ijin’ pada keyboard dengan cara me-‘nol’-kan Kbd Clock setidak-tidaknya selama 100 mikro-detik, dan kemudian di-‘satu’-kan kembali (warna biru).
2. Setelah menerima ‘permintaan ijin’ dari host, keyboard membangkitkan 12 pulsa clock di Kbd Clock (warna merah). Keyboard akan mengambil data dari host setiap saat pulsa tersebut berubah dari level ‘1’ menjadi ‘0, jadi data dari host sudah harus siap sebelum hal tersebut terjadi.
3. Data mulai dikirimkan dengan me-nol-kan Kbd Data sebagai tanda mulai pengiriman (start bit), saat Kbd Clock berubah dari ‘1’ menjadi ‘0’ data 1 bit tadi diterima oleh keyboard.
4. Setelah mengirim ‘start bit’, dikirimkan bit 0, bit 1 dan seterusnya sampai bit 7.
5. Menyusul dikirim ‘parity bit’, yaitu bit kontrol yang berguna bagi keyboard untuk memastikan data yang diterima tidak ada kesalahan. Jika banyaknya bit ‘1’ yang terdapat di bit 0 sampai bit 7 ganjil, ‘parity bit’ akan bernilai ‘1’.
6. Sebagai penutup (stop bit) Kbd Data dikembalikan kekeadan normalnya, yaitu ‘1’.
7. Selesai menerima 11 bit data di atas (warna biru : ‘start bit’, 8 bit ditambah dengan ‘parity bit’ dan ‘stop’bit’), pada pulsa yang kedua belas keyboard mengirimkan ACK=’0’ (warna merah) yang menandakan semua bit sudah diterima.
Proses pengiriman data ke Keyboard
Tidak ada komentar:
Posting Komentar