Pin-out dan Fungsi Pin.
Secara virtual tak ada perbedaan antara mikroprosesor 8086 dan 8088-keduanya terkemas dalam dual in-line package (DIP) 40-pin. Mikroprosesor 8086 merupakan mikroprosesor 16-bit dengan bus data 16-bit, sementara mikroprosesor 8088 merupakan mikroprosesor 16-bit dengan bus data 8-bit.
Bagaimanapun terdapat perbedaan kecil antara keduanya, yakni pada sinyal kontrol. 8086 memiliki pin M/IO, dan 8088 memiliki pin IO/M. Perbedaan lainnya adalah pada pin 34 chip 8088 terdapat pin SSO sementara pada chip 8086 terdapat pin BHE/S7.
Baik 8086 maupun 8088, keduanya membutuhkan catu daya sebesar +5,0 volt dengan toleransi sebesar 10 persen. 8086 menggunakan arus catu maksimum 360 mA, sementara 8088 menggunakan arus catu maksimum 340 mA.
Mikroprosesor 8086 dan 8088 akan kompatibel TTL jika kekebalan terhadap noise disesuaikan menjadi 350 mV dari nilai 400 mV yang biasa.
Hubungan Pin8086 dan 8088
AD7-AD0
Jalur bus alamat/data 8088 yang di-multipleks pada 8088 dan berisi 8-bit LSB dari alamat memory atau nomor port I/O. Pin-pin ini berada pada status impedansi tinggi selama hold acknowledge.
A15-A8
Bus alamat 8088 menyediakan bit-bit alamat memory paruh atas MSB selama siklus bus.
A19-A16
Bit-bit alamat status di-multipleks untuk memberi sinyal (S6-S3) alamat A19-A16 dan juga bit-bit status S6-S3. Status impedansi tinggi selama hold acknowledge.
RD
Jika sinyal logika 0 bus data bisa menerima data dari memory atau alat I/O.
READY
Input ini dikendalikan untuk mrnyisipkan status tunggu ke timing prosesor.
INTR
Interrupt request digunakan untuk meminta interupt perangkat keras.
TEST
Pin input yang dites oleh instruksi WAIT.
NMI
Input non-maskable interrupt sama dengan INTR kecuali NMI tidak memeriksa bit flag IF logika 1.
RESET
Input mereset mikroprosesor saat logika 1.
CLK
Pin clock menyediakan sinyal timing dasar ke mikroprosesor.
Vcc
Input catu daya menyediakan sinyal +5,0 volt toleransi 10 persen ke mikroprosesor.
GND
Hubungan ground jalur kembali catu daya.
MN/MX
Pin mode minimum atau maksimum.
BHE/S7
Pin bus high enable pada 8086 untuk enable data MSB (D15-D8).
Pin-pin Mode Minimum.
Operasi mode minimum 8086/8088 didapat dengan menghubungkan pin MN/MX langsung ke +5,0 volt. Jangan hubungkan pin ini ke +5,0 volt melalui register pull-up karena tidak akan berfungsi dengan benar.
IO/M
Pin IO/M (8088) atau pin M/IO (8086) akan memilih memory (M/IO) atau I/O.
WR
Jalur write merupakan strobe yang menunjukkan bahwa 8086/8088 sedang mengeluarkan data ke memory atau I/O.
INTA
Sinyal interrupt acknowledge merupakan tanggapan terhadap pin INTR.
ALE
Address latch enable menunjukkan bahwa bus alamat/data 8086/8088berisi informasi alamat.
DT/R
Sinyal data transmit/recive.
DEN
Data bus enable mengaktifkan buffer bus data eksternal.
HOLD
Input hold meminta direct memory access (DMA).
HLDA
Hold acknowledge menunjukkan bahwa 8086/8088 memasuki status hold.
SS0
Jalur SS0 ekuivalen dengan pin S0 pada operasi mode maksimum. Sinyal ini digabungkan dengan IO/M dan DT/R untuk mendekode fungsi siklus bus saat itu.
Pin-pin Mode Maksimum.
Untuk mencapai mode maksimum untuk penggunaan dengan co-processor external, hubungkan pin MN/MX ke ground.
S0, S1, dan S0
Bit-bit status ini menunjukkan fungsi siklus bus saat itu. Sinyal-sinyal ini biasanya didekode oleh bus controller 8288.
RO/GT1
Pin-pin request/grant ini meminta DMA selama operasi mode dan maksimum. Jalur-jalur ini bidireksional dan digunakan RO/GT1 untuk meminta dan memberi hak operasi DMA.
LOCK
Output lock digunakan untuk mengunci periferal dari sistem. Pin ini diaktifkan dengan menggunakan awalan LOCK untuk semua instruksi.
QS1 dan QS0
Bit queue status menunjukkan status antrian instruksi internal.
Generator Clock (8284A)
8284A merupakan komponen tambahan mikroprosesor 8086/8088. Tanpa generator clock banyak rangkaian tambahan yang dibutuhkan untuk membangkitkan clock (CLK) pada sistem yang berbasis 8086/8088. 8284A menyediakan fungsi-fungsi atau sinyal-sinyal dasar sebagai pembangkit clock, sinkronisasi RESET, sinkronisasi READY, dan sinyal clock periferal level TTL.
Frekuensi operasi standar 5 Mhz untuk 8086/8088 didapat dengan memasang kristal 15 Mhz ke generator clock 8284A. Output PCLK terdiri dari sinyal yang kompatibel TTL pada setengah frekuensi CLK.
Bagian reset 8284A sangat sederhana hanya terdiri dari satu buffer Schmitt Trigger dan satu rangkaian flip-flop tipe-D. Jika mikroprosesor 8086/8088 direset, mikroprosesor ini mulai mengeksekusi perangkat lunak pada lokasi memory FFFF0H (FFFF:0000) dengan pin interrupt request disable.
Demultipleks Bus
Bus alamat/data pada 8086/8088 di-multipleks (dipakai bersama) untuk memperkecil jumlah pin yang dibutuhkan untuk IC mikroprosesor 8086/8088.
Karena bus-bus mikroprosesor 8086/8088 di-multipleks dan kebanyakan memory dan peralatan I/O tidak, maka sistem haruslah di-demultipleks sebelum pengantarmukaan dengan memory atau dengan I/O. Demultipleks dilakukan oleh latch 8-bit yang pulsaclocknya berasal dari sinyal ALE.
Sistem yang Di-buffer
Jika lebih dari 10 satuan beban terhubung ke pin bus manapun, seluruh sistem 8086 atau 8088 harus di-buffer. Pin yang ter-multipleks telah di-buffer oleh latch 74LS373, yang dirancang untuk mengendalikan bus kapasitas tinggi yang ditemukan pada sistem mikroprosesor.
Arus output buffer telah dinaikkan sehingga lebih banyak stuan beban TTL yang dapat dikendalikan. Output logika 0 menyediakan sampai 32 mA arus sink, dan output logika 1 menyediakan arus sumber hingga 5,2 mA.
Operasi Mode Minimum
Operasi mode minimum merupakan cara yang paling mudah untuk mengoperasikan mikroprosesor 8086/8088. Biayanya lebih murah karena semua sinyal kontrol untuk memory dan I/O dibangkitkan oleh mikroprosesor. Sinyal-sinyal kontrol ini sama dengan Intel 8085A, periferal 8-bit untuk digunakan dengan 8086/8088 tanpa pertimbangan khusus.
Operasi Mode Maksimum
Operasi mode maksimum berbeda dengan operasi mode minimum dalam hal beberapa sinyal kontrol harus dibangkitkan secara eksternal. Hal ini membutuhkan bus controller 8288. Tidak ada cukup pin pada 8086/8088 untuk kendali bus selama mode maksimum karena pin-pin baru dan fitur-fitur baru telah menggantikan beberapa diantaranya. Mode maksimum biasanya hanya digunakan ketika sistem berisi co-processor eksternal seperti co-processor 8087 (untuk aritmatik).
Bus Controller 8288
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.
Gambar - 3 : Blok Diagram USART 8251.
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 :
1.Untuk memprogram mode dari PIT 8253.
2.Untuk memberikan nilai awal cacahan pada register pencacah.
3.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.
Gambar – 4 : Blok Diagram PIT 8253.
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.
Gambar – 5 : Diagram Blok PPI 8255.
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 :
1. 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.
1.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
Gambar – 6 : Urutan Pemrograman USART 8251.
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.
Format data yg digunakan adalah 7 bit dengan bit yang ke 8 digunakan untuk memuat parity (bit untuk mendeteksi kesalahan). Dengan 7 bit tersebut maka terdapat 27=128 buah kombinasi kode yang berbeda (mulai 00 Heksa sampai 7F Heksa)
Secara umum table ASCII terdiri dari control characters dan information characters
