Dasar Assembler AVR

Salah satu alasan Bahasa assembler digunakan karena kita ingin  melihat efeknya terhadap isi register dan memory.  Bagi pelajar atau mahasiswa yang sedang mempelajari arsitektur komputer  atau microprosessor sebaiknya  menggunakan bahasa Asembler selain mempelajari bahasa C .

Untuk membuat program assembler kita harus mengetahui peta memori, register-register dan arsitektur AVR.  Register digunakan untuk menyimpan data sementara  fungsinya mirip spt RAM tapi register biasanya diakses  dgn  nama buka lokasi alamat  spt mengakses  RAM.

Peta Memori

Memori di AVR terbagi menjadi  2 bagian:

1. Program memori

2. Data Memori (Register umum(GPR),Register khusus(SFR),  RAM dan EEPROM)

Memori AVR

1. Program Memory

ATMega8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader.

2. Data Memory

Data Memory AVR di alokasikan untuk :

1.  Register File (GPR, general purpose reg), terdiri dari 32 register.

2.  I/O register (SFR,special purpose reg) terdiri dari 64    register.

3.  Internal data SRAM.

memory-register

2.a   General Purpose Register (GPR)

AVR mempunya  32 register   untuk menyimpan data sementara  register  tersebut adalah R0 sampai R31 berada di lokasi memory terendah (00H~1FH). Register ini berlaku seperti register Accumulator pada microprosessor lain. Register ini digunakan untuk operasi logika dan aritmetik

2.b   IO register    (SFR)

Dialokasikan untuk register2 fungsi khusus spt register untuk  Timer, ADC ,IO port,UART, dll.  contoh register dilokasi ini: DDRA,DDRB,PORTA,PINA,UCSRA dll

2.c General Purpose RAM

RAM adalah tempat menyimpan data umum yang tidak bisa langsung diakses oleh CPU , tapi harus melalui register.

Mesti diingat! kita tdk bisa mencopy sebuah nilai langsung ke I/O register atau RAM harus melalui registers

sram

Perpindahan  data  di antara  Data memori (GPR-SFR-SRAM) dan Instruksinya antara lain:

– SRAM ke GPR       : LDS

– GPR ke SRAM       : STS

– SFR ke SRAM        :  none

– SRAM ke SFR        :  none  

– SRAM ke SRAM    :  none

– GPR ke GPR          :  MOV

– SFR ke GPR           :  IN

– GPR ke SFR           :  OUT

Instruksi perpindahan data memori

Perintah untuk mengakses  RAM  adalah LDS dan STS, contoh :

 STS 0x0060, R1
isi dari  register R1  di copy ke  lokasi  0x0060 di  SRAM

 LDS R1, 0x0060

isi  SRAM  alamat  0x0060  di copy ke  register.


Contoh penjumlahan 2 bilangan dilokasi memory   , step yg akan dilalui sbb :

1. Bilangan pertama dicopy dari RAM  ke R3

2. Bilangan ke dua di copy dari RAM ke R2

3   ALU akan menjumlahkan R2 dan R3 ,

4   Hasil disimpan ke R3  dan di copy ke RAM.

 EEPROM Data Memory

ATMega8535 memiliki EEPROM sebesar 512 byte untuk menyimpan data Nonvolatile artinya jika power off data tidak hilang.  Lokasinya terpisah dengan system address register.

Register-register  khusus untuk mengakses EEPROM yaitu :

1. EEADRH dan EEADRL = register  menyimpan alamat EEPROM tujuan

2. EEDR  = data yang akan disimpan ke EEPROM di copy ke register ini.

3. EECR  =  register untuk  pengontrolan  menulis dan membaca. yang digunakan cuma  bit 3~ bit 0 :

• Bit 3– EERIE: EEPROM Ready Interrupt Enable
• Bit 2 – EEMWE: EEPROM Master Write Enable
• Bit 1 – EEWE: EEPROM Write Enable
• Bit 0 – EERE: EEPROM Read Enable

waktu penulisan ke EEPROM lebih lama dari pada ke RAM.

Contoh  Code  untuk menulis data yg ada di register R16 ke EEPROM:

; tunggu penulisan sebelumnya komplit 

sbic EECR,EEWE

rjmp EEPROM_write

; simpan alamat EEPROM  tujuan (misal ada di R17 dan R18) ke register EEARH (MSB) dan EEARL (LSB)

out EEARH, r18

out EEARL, r17

out EEDR,r16                            ; data di r16  di copy ke  Data Register EEPROM

sbi EECR,EEMWE                     ; Write logical one to EEMWE

; Start eeprom write by setting EEWE

sbi EECR,EEWE


Register Status

Status Register adalah register yang memberikan informasi yang dihasilkan dari eksekusi instuksi aritmatika.Informasi ini berguna untuk mencari alternatif alur program sesuai dengan kondisi yang dihadapi.

Register Status

Bit 7 – I : Global Interrupt Enable

Jika bit Global Interrupt Enable diset, maka fasilitas interupsi dapat dijalankan. Bit ini akan clear ketika ada interrupt

yang dipicu dari hardware, setelah program interrupt dieksekusi, maka bit ini harus di set kembali dengan instruksi SEI.

Bit 6 – T : Bit Copy Storage

Instruksi bit copy BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit.

Bit 5 – H : Half Carry Flag

Bit 4 – S : Sign Bit

Bit S merupakan hasil exlusive or dari Negative Flag N dan Two’s Complement Overflow Flag V.

Bit 3 – V : Two’s Complement Overflow Flag

Digunakan dalam operasi aritmatika

Bit 2 – N : Negative Flag

Jika operasi aritmatika menghasilkan bilangan negatif, maka bit ini akan set.

Bit 1 – Z : Zero Flag

Jika operasi aritmatika menghaslkan bilangan nol, maka bit ini akan set.

 Bahasa Assembler AVR

Bahasa yang dipakai untuk memprogram mikrokontroler AVR adalah bahasa assembly AVR atau bahasa C.  Bahasa assembler digunakan  karena kita dapat  melihat perubahan isi  register dan data  memory.

Program bahasa assembler terdiri dari 2 bagian yaitu

1. Pengarah /directive

Antara lain: INCLUDE, EQU,SET,ORG

Contoh Pengarah :

.include “m8535def.inc”       

             .org 0x0000         

2. Instruksi .

Format instruksi  :     label:  mnemonic operand            ;comment
Contoh Instruksi  MOV R1,R2

Contoh program assembler sederhana

Jalankan Program dibawah ini dengan AVR STudio

.include “m8535def.inc”    //file definisi jenis  microcontroller     

.org 0x0000               //set alamat awal (original)   

rjmp main                

main:       ldi R16,low(RAMEND) //lokasi akhir RAM untuk stack(SP)

                     out SPL,R16          //LSB                    

                    ldi R16,high(RAMEND)

                   out SPH,R16          //MSB       

 ulang:    ldi R16,0xff

                    out ddra, R16       //port A sebagai output

                   cbi PortA,1         //pin 1 portA=0

                   sbi PortA,1         //pin 1 portA=1

                   rjmp ulang

Langkah langkah

–          Buka AVR Studio IDE

–          Buka project baru , pilih type project :  AVR Assembler

–          Ketik nama project : tugas1

–          Pilih  Debug Flatform : AVR Simulator

–          Pilih Device : ATmega8535 lalu klik finish.

–          Ketik program diatas di jendela kode.

–          Klik Build and Run untuk menjalankan program.

–          Tekan tombol  F11 untuk mengeksekusi tiap baris instruksi.

Assembler AVR dgn AVR Studio

Penjelasan Program

.include “m8535def.inc”

Baris ini  digunakan untuk mMenentukan jenis mikrokontroler yang digunakan dengan cara memasukkan file definisi device (m8535def.inc) ke dalam program utama.

.org 0x0000

Baris ini  digunakan untuk  menuliskan awal alamat program, yaitu 0x0000. Hal ini dimaksudkan agar program memory tidak tumpang tindih dengan data memory.

             ldi r16,low(RAMEND) //lokasi akhir RAM untuk stack(SP)

               out SPL,r16          //LSB                    

               ldi r16,high(RAMEND)

              out SPH,r16          //MSB   

Empat  baris instruksi ini untuk menentukan isi Stack Pointer dengan address terakhir RAM (RAMEND). Untuk ATMega8535 yaitu 0x025F.

Contoh 2 , program penjumlahan  isi register 16 dan register 17 ,hasil disimpan di register16.

.include “m8535def.inc”
.org 0x00
rjmp main
main: ldi r16,low(RAMEND)
out SPL,r16
ldi r16,high(RAMEND)
out SPH,r16

ldi r16,0x08
ldi r17,0x80
add r16,r17                 ; R16 =R16+R17
here: rjmp here

beberapa Instruksi Assembler

instruksi transfer data

Instruksi

Arti

contoh

LDI Rd,K  RD = K    .d=16-31.  K = 0-255 Artinya  copy  data 8 bit ke GPR  (hanya R16~R31). LDI R16, 0xf
LDI R31,8     //desimal 8
ADD Rd,Rr Rd = Rd + Rr
LDS Rd,K(LoaD direct to data Space)Rd = isi alamat K  ,    d = 0~31   K = 0~FFFF Copy isi alamat K ke RD LDS R20,0x1.copy alamat 0x0001 (R1) ke R20.
STS K, Rr(Store direct To data Space) Mengcopy isi register Rr ke lokasi memory K 1) STS 0x1 ,R10copy isi R10 ke  alamat 0x0001 (R1).2) LDI R16,0x55
STS 0x38,R16    // 0x38(PortB) = 0x55
IN Rd,A isi GPR dgn memori relatif SFR IN R20,0x16 (PINB=mem adress 0x36, relatif adress 0x16)
artinya isi R20 = PINB
untuk instruksi IN  lebih baik ganti “A” dgn nama
jadi IN R20,0x16 sama dengan IN R20 ,PINB
OUT A,Rr isi reg i/o  dengan Rr Out PORTD,R10
JMP spt  goto  bahasa C lagi : IN R16, PINB
OUT PORTC,R16
JMP lagi
MOV Mengcopy data di antara register GPR MOV R10, R20

Instruksi Operasi  Aritmatika

Contoh :
ADD Menambahkan isi dua register. add r15,r14 ; r15=r15+r14
ADC Menambahkan isi dua register dan isi carry flag adc r15,r14 ; r15=r15+r14+C
SUB Mengurangi isi dua register. sub r19,r14 ; r19=r19-r14
MUL Mengalikan dua register. Perkalian 8 bit dengan 8 bit menghasilkan bilangan 16 bit yang disimpan di r0untuk byte rendah dan di r1 untuk byte tinggi. Untuk memindahkan bilangan 16 bit antar register registerdigunakan instruksi movw (copy register word) mul r21,r20 ; r1:r0=r21*r20

Instruksi Logika

Instruksi

Arti

Contoh

AND Rm,Rn Rm=Rm & Rn AND Rr23,R27
ANDI Rn,kontanta Rn=Rn & konstanta ANDI R25,0b11110000
OR R18 = R18 OR R17 OR R18, R17
ORI Rn = Rn OR konstanta ori r15,0xfe
INC Rn = Rn + 1 INC R16
DEC Rn = Rn – 1 DEC R16
CLR Rn = 0 CLR R15 ;   R15=0x00
SER Rn=0xFFh  SER R16 ; r16=0xff

 

Instruksi I/O

         Instruksi

Arti

Contoh

IN membaca data I/O port ke dalam register IN R16,PinA
OUT menulis data register ke I/O port OUT PortA,R16
LDI(load immediate) menulis konstanta ke register sebelum konstanta tersebut LDI R16,0xFF
SBI(set bit in I/O) membuat logika high pada sebuah bit I/O port SBI PortB,7
CBI(clear bit in I/O) membuat logika low pada sebuah bit I/O port CBI PortB,5
SBIC(skip if bit in I/O is clear) lompati satu instruksi jika bit I/O port dalam kondisi clear/low SBIC PortA,3
SBIS(skip if bit in I/O is set) lompati satu instruksi jika bit I/O port dalam kondisi set/high SBIS PortB,3

Operasi Percabangan

Instruksi Percabangan

istruksi arti contoh
Sbic (skip if bit in I/O is leared) Skip jika bit I/O yang diuji clear  SBIC PINB,0; Skip if Bit 0 on port B is 0
   RJMP ATarget ; Jump to the label ATarget
Sbis (skip if bit in I/O is set) Skip jika bit I/O yang diuji set  
sbrc (skip if bit in register is lear) Skip jika bit dalam register yang diuji clear  
cp (compare) Membandingkan isi dua register cp r16,r18 ;brne lompat ;(menuju lompat jika r16=r18) 
cpi (compare with immediate) Membandingakan isi register dengan konstanta tertentu cpi r16,5 ; r16=5 ?breq lagi ;(menuju  lagi jika  r16 = 5 
breq (branch if equal) Lompat ke label tertentu jika suatu hasil perbandingan adalah sama  
brne (branch if not equal) Lompat ke label tertentu jika suatu hasil perbandingan adalah tidaksama  
rjmp (relative jump) Lompat ke label tertentu  
rcall (relative call) Memanggil subrutin.  
ret (return) Keluar dari sub rutin.  
CPSE(ComPare Skip if Equal)                Compare R1 and R2, skip if equal   CPSE R1,R2

====================================================================

Contoh contoh Program

1.  Operasi Percabangan

.include “m8535def.inc”

.org 0x00

rjmp main

main: ldi r16,low(RAMEND)

out SPL,r16

ldi r16,high(RAMEND)

out SPH,r16

clr r16 ; r16=0x00

naik: inc r16 ; increment r16

cpi r16,5 ; r16=5 ?

breq lagi ; branch to lagi if r16 = 5

rjmp naik ; jump to naik if r16 ≠ 5

lagi: ldi r18,5 ; r18 = 5

dec r16 ; decrement r16

cp r16,r18 ; compare r16 & r18

brne lompat ; branch to lompat if r16=r18

rjmp lagi ; jump to lagi if r16≠r18

lompat: rcall rutin1

rcall rutin2

henti: rjmp henti

rutin1: mov r17,r16

ret

rutin2: mov r19,r18

ret

2. perpindahn data Memori

.include “m8535def.inc”

.org 0x00

            rjmp main

main:  ldi r16,low(RAMEND)

out SPL,r16

ldi r16,high(RAMEND)

out SPH,r16

lagi:    LDI r18, 3              ; r18=3   

LDI r19, 2             ; r19=2

ADD  r19, r18        ;r19 =r19+r18

STS  0x60, r19      ; copy isi r19 ke lokasi SRAM alamat 0x60

LDS  R20, 0x60    ;copy isi alamat SRAM 0x60 ke reg r20

rjmp lagi

3. Input Output Port

.include “m8535def.inc”

.org 0x00

rjmp main

main:  ldi r16,0x00

  out ddra,r16          ; PortA as input

  ldi r16,0xff

  out ddrb,r16          ; PortB as output

ulang: in r16,PinA        ;baca PinA simpan di r16

       out PortB,r16    ; kirim isi register r16 ke portB

      rjmp  ulang

4. Aritmetika

.include “m8535def.inc”

.org 0x00

rjmp main

main: ldi r16,low(RAMEND)

out SPL,r16

ldi r16,high(RAMEND)

out SPH,r16

 

ldi r16,0x80

ldi r17,0x80

add r16,r17

ldi r18,0x02

adc r16,r18

here: rjmp here

5. Operasi Logika

.include “m8535def.inc”

.org 0x00

rjmp main

main:

ldi r16,low(RAMEND)

out SPL,r16

ldi r16,high(RAMEND)

out SPH,r16

ldi r16,0b01110111

ldi r17,0b00001111

and r16,r17

ori r16,0b00001000

clr r16

inc r16

ser r16

dec r16

here:

rjmp here

6. Percabangan

.include “m8535def.inc”

.org 0x00

rjmp main

main: ldi r16,low(RAMEND)

out SPL,r16

ldi r16,high(RAMEND)

out SPH,r16

clr r16 ; r16=0x00

naik: inc r16 ; increment r16

cpi r16,5 ; r16=5 ?

breq lagi ; branch to lagi if r16 = 5

rjmp naik ; jump to naik if r16 ≠ 5

lagi: ldi r18,5 ; r18 = 5

dec r16 ; decrement r16

cp r16,r18 ; compare r16 & r18

brne lompat ; branch to lompat if r16=r18

rjmp lagi ; jump to lagi if r16≠r18

lompat: rcall rutin1

rcall rutin2

henti: rjmp henti

rutin1: mov r17,r16

ret

rutin2: mov r19,r18

ret

7. Interupsi

.include “m8535def.inc”

.org 0x0000

rjmp main

.org 0x0001

rjmp ex_int0

main: ldi r16,low(RAMEND)

out SPL,r16

ldi r16,high(RAMEND)

out SPH,r16

ldi r16,0xff

out ddrd,r16

out PortD,r16

set_int: ldi r17,0b01000000

out GICR,r17

ldi r17,0b00000000

out MCUCR,r17

sei

loop: rjmp loop

ex_int0: push r16

in r16,SREG

push r16

ldi r17,0xff

out ddra,r17

out PortA,r17

pop r16

out SREG,r16

pop r16

reti


sumber:

-AVR Ali Mazidi

-Modul AVR  Electrical Engineering  Batam Polytechnic

– Datasheet AVR Atmega8535

  1. Makasih! membantu banget buat tugas kuliah :)

  2. mas kalo ngegerakin motor servo gmn mas, klo pake assembly? mohon bntuannya,

  3. mau tanya .,,rangkaian integrasi antara mikrokontroler atmega 16 (sebagai master) dan 8 (sebagai slave) dengan penggunaan IC komunikasi serial rs485.,, modbus RTU beserta program avrnya..,,, dalam mengendalikan relay dan memantaunya..,,, masih bingung saya.,,

    terimakasih

    • protokol serial modbus adalah protokol yang paling mudah diantara protokol yang lain. pd blog ini ini sudah saya tulis beberapa artikle dasar dasar prptokol modbus silahkan di pelajari :-) .

  4. Kristaty Pratiwi

    bagaimana cara menggerakkan servo motor? apakah harus memakai servo controller, atau bisa tanpa servo controller (minimum system langsung ke servo motor).

  5. instruksi load(LDI) tdk di perkenankan di R0~R15.

  6. ijin tanya.
    saya masih bingung dengan register R16 dan R17, kenapa harus menggunakan ke dua register itu utk menulis/mengeluarkan data ? apa untuk register yg lain misal R1,R2 dst bisa jg digunakan utk proses menulis/menempatkan alamat2 ?
    adakah fungsi dari masing2 register itu ?
    mohon pencerahannya.

  7. perbedaan bit H dan Bit C pada SREG apa ya????
    tlg balas di
    pamungkasasp@gmail.com

    makasih banyak dan salam kenal gan,,, :D

    • H =Half Carry . misalnya 0000 1000 dijumlah degan 0000 1000 maka nilai akan 0000 0000 maka bit H diset = 1
      C=Carry , misal 1000 0000 dijumlah dgn 1000 0000 maka hasil 0000 0000 dan bit C diset =1

Komentar ,Saran atau Pertanyaan

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: