PRATIKUM UC&UP
MODUL 1
a) Asistensi dilakukan 1x
b) Praktikum dilakukan 1x
a) Memahami cara penggunaan input dan output digital pada mikrokontroler
b) Menggunakan komponen input dan output sederhana dengan STM32 NUCLEO G474RE
c) Menggunakan komponen Input dan Output sederhana dengan STM32F103C8
1. General Input dan Output
Input adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori untuk diproses lebih lanjut oleh mikroprosesor. Sebuah perangkat input adalah komponen piranti keras yang memungkinkan user atau pengguna memasukkan data ke dalam mikroprosesor. Output adalah data hasil yang telah diproses. Perangkat output adalah semua komponen piranti keras yang menyampaikan informasi kepada orang-orang yang menggunakannya.
Pada STM32F103C8T6 dan STM32 NUCLEO G474RE pin input/output terdiri dari digital dan analog yang jumlah pin-nya tergantung jenis mikrokontroller yang digunakan. Input digital digunakan untuk mendeteksi perubahan logika biner pada pin tertentu. Adanya input digital memungkinkan mikrokontroler untuk dapat menerjemahkan 0V menjadi logika LOW dan 5V menjadi logika HIGH. Membaca sinyal digital pada mikrokontroller dapat menggunakan sintaks digitalRead(pin);
Output digital terdiri dari dua buah logika, yaitu kondisi logika HIGH dan kondisi logika LOW. Untuk menghasilkan output kita dapat menggunakan sintaks digitalWrite(pin,nilai); yang sebelumnya pin sudah diset ke mode OUTPUT, lalu parameter kedua adalah set nilai HIGH atau LOW. Apabila pin diset dengan nilai HIGH, maka voltase pin tersebut akan diset ke 5V atau 3.3V dan bila pin diset ke LOW, maka voltase pin tersebut akan diset ke 0V.
2. STM 32 NUCLEO G474RE
STM32 NUCLEO-G474RE merupakan papan pengembangan (development board) berbasis mikrokontroler STM32G474RET6 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Board ini dirancang untuk memudahkan proses 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.
spesifikasi dari 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 |
Bagian Pendukung 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.
3. 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
Spessifikasi
|
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 |
Bagian Pendukung STM32F103C8
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.
A. Alarm Perimeter Pintu
Rangkaian
Flowchart#include "main.h"
uint8_t system_enable = 1;
uint8_t touch_last = 0;
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init();
while (1)
{
uint8_t touch_now = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1);
if (touch_now == GPIO_PIN_SET && touch_last == GPIO_PIN_RESET)
{
system_enable = !system_enable; HAL_Delay(200);
}
touch_last = touch_now;
if
(system_enable)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
}
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
}
}
}
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType =
RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
Error_Handler();
}
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOB,
&GPIO_InitStruct);
}
void Error_Handler(void)
{
disable_irq(); while (1)
{
}
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
}
#include "main.h"
void SystemClock_Config(void); static void
MX_GPIO_Init(void);
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
while (1)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}
else
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_RESET)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0,
GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1,
GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
}
}
HAL_Delay(50);
}
}
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType =
RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK1;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
void Error_Handler(void)
{
disable_irq(); while (1)
{
}
}
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}
void Error_Handler(void)
{
disable_irq(); while (1)
{
}
}
#ifndef MAIN_H
#define MAIN_H
#ifdef cplusplus
extern "C" { #endif
#include "stm32c0xx_hal.h" void
Error_Handler(void); #define BUTTON_REVERSE_Pin
#define BUTTON_REVERSE_GPIO_Port GPIOA
#define
IR_SENSOR_Pin #define IR_SENSOR_GPIO_Port
#define
LED_GREEN_Pin GPIO_PIN_0 #define LED_GREEN_GPIO_Port GPIOB
#define LED_RED_Pin GPIO_PIN_1
#define LED_RED_GPIO_Port GPIOB
#define BUZZER_Pin GPIO_PIN_2
#define BUZZER_GPIO_Port GPIOB
#ifdef cplusplus
}
#endif
#endif
C. Alarm Perimeter Pintu
Rangkaian
#include "main.h"
uint8_t system_enable = 1;
uint8_t touch_last = 0;
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init();
while (1)
{
uint8_t touch_now = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1);
if (touch_now == GPIO_PIN_SET && touch_last == GPIO_PIN_RESET)
{
system_enable = !system_enable; HAL_Delay(200);
}
touch_last = touch_now;
if
(system_enable)
{
if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET);
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
}
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
}
}
}
void SystemClock_Config(void)
{
RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
RCC_OscInitStruct.OscillatorType =
RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
| RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
{
Error_Handler();
}
}
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; HAL_GPIO_Init(GPIOB,
&GPIO_InitStruct);
}
void Error_Handler(void)
{
disable_irq(); while (1)
{
}
}
#ifdef USE_FULL_ASSERT
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
}
#endif
D. Sistem Kontrol Otomatis Tangki Minyak
Rangkaian
Flowchart
#include "main.h"
void SystemClock_Config(void); static void
MX_GPIO_Init(void);
int main(void)
{
HAL_Init();
SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init();
while (1)
{
GPIO_PinState flame_state; GPIO_PinState float_state;
flame_state = HAL_GPIO_ReadPin(FLAME_PORT, FLAME_PIN); float_state = HAL_GPIO_ReadPin(FLOAT_PORT, FLOAT_PIN);
/* ===== FLAME SENSOR ===== */
if (flame_state == GPIO_PIN_SET)
{
/* Api terdeteksi */
HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT,
LED_PIN, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(BUZZER_PORT, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_SET);
}
else
{
HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT,
LED_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(BUZZER_PORT, BUZZER_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}
/* =====
RELAY / POMPA
===== */
if ((flame_state == GPIO_PIN_SET) || (float_state == GPIO_PIN_SET))
{
/* Api ATAU tangki penuh → pompa MATI */
HAL_GPIO_WritePin(RELAY_PORT, RELAY_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}
else
{
/* Aman & tangki belum
penuh → pompa HIDUP */ HAL_GPIO_WritePin(RELAY_PORT, RELAY_PIN, GPIO_PIN_SET);
}
HAL_Delay(100);
}
}
static void MX_GPIO_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/* INPUT
*/
GPIO_InitStruct.Pin = FLAME_PIN | FLOAT_PIN;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/* OUTPUT */
GPIO_InitStruct.Pin = LED_PIN | BUZZER_PIN | RELAY_PIN; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
/* Relay default
ON */
HAL_GPIO_WritePin(RELAY_PORT, RELAY_PIN, GPIO_PIN_SET);
}
void SystemClock_Config(void)
{
/* Clock default CubeIDE
*/
}
void Error_Handler(void)
{
while (1)
{}
}
Tidak ada komentar:
Posting Komentar