PEMROGRAMAN AT89C51

MODUL 4
PEMROGRAMAN AT89C51
(Lanjutan)



4.1. Instruksi Lompatan Tanpa Syarat
Pada dasarnya program dijalankan intruksi demi instruksi, artinya selesai menjalankan satu instruksi mikrokontroler langsung menjalankan instruksi berikutnya. Untuk keperluan ini mikrokontroler dilengkapi dengan Program Counter (PC) yang mengatur pengambilan intruksi secara berurutan. Meskipun demikian, program yang kerjanya hanya berurutan saja tidaklah banyak artinya, untuk keperluan ini mikrokontroler dilengkapi dengan instruksi-instruksi untuk mengatur alur program.
Secara umum kelompok instruksi yang dipakai untuk mengatur alur program terdiri atas instruksi-instruksi JUMP, instruksi-instruksi sub-rutin/modul CALL dan instruksi-instruksi JUMP bersyarat Di samping itu ada pula instruksi PUSH dan POP yang bisa mempengaruhi alur program.
Karena PC adalah satu-satunya register dalam mikrokontroler yang mengatur alur program, maka kelompok instruksi pengatur program yang dibicarakan di atas, semuanya merubah nilai PC, sehingga pada saat kelompok instruksi ini dijalankan, nilainya akan tidak akan runtun dari nilai instruksi sebelumnya.
Mikrokontroler MCS51 mempunyai 3 macam intruksi JUMP, yakni instruksi LJMP (Long Jump), instruksi AJMP (Absolute Jump) dan instruksi SJMP (Short Jump). Kerja dari ketiga instruksi ini persis sama, yakni memberi nilai baru pada PC, kecepatan melaksanakan ketiga instruksi ini juga persis sama, yakni memerlukan waktu 2 periode instruksi (jika MCS51 bekerja pada frekuensi 12 MHz, maka instruksi ini dijalankan dalam waktu 2 mikro-detik). Perbedaannya terletak pada jumlah byte pembentuk instruksinya, instruksi LJMP dibentuk dengan 3 byte, sedangkan instuksi AJMP dan SJMP cukup 2 byte.

4.1.1. Instruksi LJMP
Kode untuk instruksi LJMP dinyatakan dengan bilangan biner 16 bit, dengan demikian instruksi ini bisa menjangkau semua memori-program MCS51 yang jumlahnya 64 KiloByte. Instruksi LJMP terdiri atas 3 byte.
Pemakaian instruksi LJMP bisa dipelajari dari potongan program berikut :
LJMP TugasBaru
…
TugasBaru:
MOV A,P3.1

4.1.2. Instruksi AJMP
Instruksi AJMP terdiri atas 2 byte, byte pertama merupakan kode untuk instruksi AJMP dan byte kedua dipakai untuk menyatakan nomor memori-program yang dituju. Dengan demikian instruksi ini hanya bisa menjangkau satu daerah memori-program MCS51 sejauh 2 KiloByte. Berikut ini adalah potongan program untuk menjelaskan pemakaian instruksi AJMP:
ORG $800
AJMP DaerahIni
AJMP DaerahLain
ORG $900
DaerahIni:
... . .
ORG $1000
DaerahLain:
...

4.1.3. Instruksi SJMP
Berbeda dengan bentuk instruksi JUMP sebelumnya, dalam instruksi SJMP alamat memori-program tidak dinyatakan dengan nomor memori-program yang sesungguhnya, tapi dinyatakan dengan ‘pergeseran relatip’ terhadap nilai PC saat instruksi ini dilaksanakan. Pergeseran relatip tersebut dinyatakan dengan 1 byte bilangan 2’s complement, yang bisa dipakai untuk menyakatakan nilai antara –128 sampai dengan +127. Nilai minus dipakai untuk menyatakan bergeser ke instruksi-instruksi sebelumnya, sedangkan nilai positip untuk menyatakan bergeser ke instruksi-instruksi sesudahnya.
Meskipun jangkauan instruksi SJMP hanya –128 sampai +127, tapi instruksi ini tidak dibatasi dengan pengertian daerah memori-program 2 KiloByte yang membatasi instruksi AJMP.
ORG $0F80
SJMP DaerahLain
...
ORG $1000
DaerahLain:
...

4.1.4. Instruksi Sub-rutin
Sub-rutin merupakan suatu potong program yang karena berbagai pertimbangan dipisahkan dari program utama. Bagian-bagian di program utama akan ‘memanggil’ (CALL) sub-rutin, artinya mikrokontroler meninggalkan sementara alur program utama untuk mengerjakan instruksi-instruksi dalam sub-rutin. Selesai mengerjakan sub-rutin mikrokontroler kembali ke alur program utama.
Satu-satunya cara membentuk sub-rutin adalah memberi instruksi RET pada akhir potongan program sub-rutin. Program sub-rutin di-’panggil’ dengan instruksi ACALL atau LCALL.

4.2. Instruksi Lompatan Bersyarat
Instruksi JUMP bersyarat merupakan instruksi inti bagi mikrokontroler. Tanpa kelompok instruksi ini program yang ditulis tidak banyak berarti. Instruksi-instruksi ini selain melibatkan PC, melibatkan pula kondisi-kondisi tertentu yang biasanya dicatat dalam bit-bit tertentu yang dihimpun dalam Register tertentu.
Nomor memori-program baru yang harus dituju tidak dinyatakan dengan nomor memori-program yang sesungguhnya, tapi dinyatakan dengan ‘pergeseran relatip’ terhadap nilai Program Counter saat instruksi ini dilaksanakan.

4.2.1. Instruksi JZ / JNZ
Instruksi JZ (Jump if Zero) dan instruksi JNZ (Jump if Not Zero) adalah instruksi JUMP bersyarat yang memantau nilai Akumulator A. Contoh instruksi adalah sebagai berikut:

MOV A,#0
JNZ BukanNol
JZ Nol
...
BukanNol:
...
Nol :
...

4.2.2. Instruksi JC / JNC
Bit Carry merupakan bit yang banyak sekali dipakai untuk keperluan operasi bit. Untuk menghemat pemakaian memori-program disediakan 2 instruksi yang khusus untuk memeriksa keadaan bit Carry. Instruksi tersebut adalah JC (Jump on Carry) dan instruksi JNC (Jump on No Carry), yaitu instruksi JUMP bersyarat yang memantau nilai bit Carry di dalam Program Status Word (PSW).
Karena bit akan diperiksa sudah pasti, yakni bit Carry, maka instruksi ini cukup dibentuk dengan 2 byte saja, dengan demikian bisa lebih menghemat memori program.
JC Periksa
JB PSW.7,Periksa

4.2.3. Instruksi JB / JNB / JBC
Instruksi JB (Jump on Bit Set), instruksi JNB (Jump on Not Bit Set) dan instruksi JBC (Jump on Bit Set Then Clear Bit) merupakan instruksi JJUMP bersyarat yang memantau nilai-nilai bit tertentu. Bit-bit tertentu bisa merupakan bit-bit dalam register status maupun kaki input mikrokontroler MCS51.
Pengujian Nilai Boolean dilakukan dengan instruksi JUMP bersyarat, ada 5 instruksi yang dipakai untuk keperluan ini, yakni instruksi JB (JUMP if bit set), JNB (JUMP if bit Not Set), JC (JUMP if Carry Bit set), JNC (JUMP if Carry Bit Not Set) dan JBC (JUMP if Bit Set and Clear Bit).
Contoh pemakaian instruksi JB dan JNB sebagai berikut :
JB P1.1,$
JNB P1.1,$
Instruksi-instruksi di atas memantau kedaan Port 1 bit 1. Instruksi pertama memantau P1.1, jika P1.1 bernilai ‘1’ maka MCS51 akan mengulang instruksi ini, (tanda $ mempunyai arti jika syarat terpenuhi kerjakan lagi instruksi bersangkutan). Instruksi berikutnya melakukan hal sebaliknya, yakni selama P1.1 bernilai ‘0’ maka MCS51 akan tertahan pada instruksi ini.

4.2.4. Instruksi Proses dan Test
Instruksi-instruksi Jump bersyarat yang dibahas di atas, memantau kondisi yang sudah terjadi. Terdapat dua instruksi yang melakukan dulu suatu proses baru kemudian memantau hasil proses untuk menentukan apakah harus Jump. Kedua instruksi yang dimaksud adalah instruksi DJNZ dan instruksi CJNE.

A. Instruksi DJNZ
Instruksi DJNZ (Decrement and Jump if Not Zero), merupakan instruksi yang akan mengurangi 1 nilai register serbaguna (R0 ... R7) atau memori-data, dan JUMP jika ternyata setelah pengurangan 1 tersebut hasilnya tidak nol.
Contoh berikut merupakan potongan program untuk membentuk waktu tunda secara sederhana:
MOV R0,#23
DJNZ R0,$
Instruksi MOV R0,#$23 memberi nilai $23 pada R0, selanjutnya setiap kali instruksi DJNZ R0,$ dikerjakan, MCS51 akan mengurangi nilai R0 dengan ‘1’, jika R0 belum menjadi nol maka MCS51 akan mengulang instruksi tersebut (tanda $ dalam instruksi ini maksudnya adalah kerjakan kembali instruksi ini). Selama mengerjakan 2 instruksi di atas, semua pekerjaan lain akan tertunda, waktu tundanya ditentukan oleh besarnya nilai yang diisikan ke R0.

B. Instruksi CJNE
Instruksi CJNE (Compare and Jump if Not Equal) membandingkan dua nilai yang disebut dan MCS akan Jump kalau kedua nilai tersebut tidak sama!
MOV A,P1
CJNE A,#0A,TidakSama
...
SJMP EXIT
;
TidakSama:
...


4.3. Bahasa Asembly
Secara fisik, kerja dari sebuah mikrokontroler dapat dijelaskan sebagai siklus pembacaan instruksi yang tersimpan di dalam memori. Mikrokontroler menentukan alamat dari memori program yang akan dibaca, dan melakukan proses baca data di memori. Data yang dibaca diinterprestasikan sebagai instruksi. Alamat instruksi disimpan oleh mikrokontroler di register, yang dikenal sebagai Program Counter. Sarana yang ada dalam program assembly sangat minim, tidak seperti dalam bahasa pemrograman tingkat atas (high level language programming) semuanya sudah siap pakai. Penulis program assembly harus menentukan segalanya, menentukan letak program yang ditulisnya dalam memori-program, membuat data konstan dan tablel konstan dalam memori-program, membuat variabel yang dipakai kerja dalam memori-data dan lain sebagainya.

4.3.1. Program Sumber Assembly
Program-sumber assembly (Assembly Source Program) merupakan kumpulan dari baris-baris perintah yang ditulis dengan program penyunting-teks (text editor) sederhana, misalnya program EDIT.COM dalam DOS, atau program NOTEPAD dalam Windows atau MIDE-51. Kumpulan baris-printah tersebut biasanya disimpan ke dalam file dengan nama ekstensi *.ASM dan lain sebagainya, tergantung pada program Assembler yang akan dipakai untuk mengolah program-sumber assembly tersebut.
Setiap baris-perintah merupakan sebuah perintah yang utuh, artinya sebuah perintah tidak mungkin dipecah menjadi lebih dari satu baris. Satu baris perintah bisa terdiri atas 4 bagian, bagian pertama dikenali sebagai label atau sering juga disebut sebagai simbol, bagian kedua dikenali sebagai kode operasi, bagian ketiga adalah operand dan bagian terakhir adalah komentar. Antara bagian-bagian tersebut dipisahkan dengan sebuah spasi atau tabulator.


Gambar 4.1. Bentuk Program Assembly



A. Bagian Label
Label dipakai untuk memberi nama pada sebuah baris-perintah, agar bisa mudah menyebutnya dalam penulisan program. Label bisa ditulis apa saja asalkan diawali dengan huruf, biasa panjangnya tidak lebih dari 16 huruf. Kalau sebuah baris-perintah tidak memiliki bagian label, maka bagian ini boleh tidak ditulis namun spasi atau tabulator sebagai pemisah antara label dan bagian berikutnya mutlak tetap harus ditulis. Dalam sebuah program sumber bisa terdapat banyak sekali label, tapi tidak boleh ada label yang kembar.
Sering sebuah baris-perintah hanya terdiri dari bagian label saja, baris demikian itu memang tidak bisa dikatakan sebagai baris-perintah yang sesungguhnya, tapi hanya sekedar memberi nama pada baris bersangkutan.

B. Bagian Kode Operasi
Kode operasi (operation code atau sering disingkat sebagai OpCode) merupakan bagian perintah yang harus dikerjakan. Dalam hal ini dikenal dua macam kode operasi, yang pertama adalah kode-operasi untuk mengatur kerja mikroprosesor/ mikrokontroler. Jenis kedua dipakai untuk mengatur kerja program assembler, sering dinamakan sebagai assembler directive.
Kode-operasi ditulis dalam bentuk mnemonic, yakni bentuk singkatan-singkatan yang relatip mudah diingat, misalnya adalah MOV, ACALL, RET dan lain sebagainya. Kode-operasi ini ditentukan oleh pabrik pembuat mikroprosesor/ mikrokontroler, dengan demikian setiap prosesor mempunyai kode-operasi yang berlainan.
Kode-operasi berbentuk mnemonic tidak dikenal mikroprosesor/mikrokontroler. Agar program yang ditulis dengan kode mnemonic bisa dipakai untuk mengendalikan prosesor, program semacam itu diterjemahkan menjadi program yang dibentuk dari kode-operasi kode-biner, yang dikenali oleh mikroprosesor/mikrokontroler.
Tugas penerjemahan tersebut dilakukan oleh program yang dinamakan sebagai Program Assembler.
DI luar kode-operasi yang ditentukan pabrik pembuat mikroprosesor/ mikrokontroler, ada pula kode-operasi untuk mengatur kerja dari program assembler, misalnya dipakai untuk menentukan letak program dalam memori (ORG), dipakai untuk membentuk variabel (DS), membentuk tabel dan data konstan (DB, DW) dan lain sebagainya.


C. Bagian Operand
Operand merupakan pelengkap bagian kode operasi, namun tidak semua kode operasi memerlukan operand, dengan demikian bisa terjadi sebuah baris perintah hanya terdiri dari kode operasi tanpa operand. Sebaliknya ada pula kode operasi yang perlu lebih dari satu operand, dalam hal ini antara operand satu dengan yang lain dipisahkan dengan tanda koma.
Bentuk operand sangat bervariasi, bisa berupa kode-kode yang dipakai untuk menyatakan Register dalam prosesor, bisa berupa nomor-memori (alamat memori) yang dinyatakan dengan bilangan atau pun nama label, bisa berupa data yang siap di-operasi-kan. Semuanya disesuaikan dengan keperluan dari kode-operasi.
Untuk membedakan operand yang berupa nomor-memori atau operand yang berupa data yang siap di-operasi-kan, dipakai tanda-tanda khusus atau cara penulisan yang berlainan.
Di samping itu operand bisa berupa persamaan matematis sederhana atau persamaan Boolean, dalam hal semacam ini program Assembler akan menghitung nilai dari persamaan-persamaan dalam operand, selanjutnya merubah hasil perhitungan tersebut ke kode biner yang dimengerti oleh prosesor. Jadi perhitungan di dalam operand dilakukan oleh program assembler bukan oleh prosesor!

D. Bagian Komentar
Bagian komentar merupakan catatan-catatan penulis program, bagian ini meskipun tidak mutlak diperlukan tapi sangat membantu masalah dokumentasi. Membaca komentar-komentar pada setiap baris-perintah, dengan mudah bisa dimengerti maksud tujuan baris bersangkutan, hal ini sangat membantu orang lain yang membaca program.
Pemisah bagian komentar dengan bagian sebelumnya adalah tanda spasi atau tabulator, meskipun demikian huruf pertama dari komentar sering-sering berupa tanda titik-koma, merupakan tanda pemisah khusus untuk komentar.
Untuk keperluan dokumentasi yang intensip, sering-sering sebuah baris yang merupakan komentar saja, dalam hal ini huruf pertama dari baris bersangkutan adalah tanda titik-koma.

4.3.2. Assembly Listing
Program-sumber assembly di atas, setelah selesai ditulis diserahkan ke program Assembler untuk diterjemahkan. Setiap prosesor mempunyai program assembler tersendiri, bahkan satu macam prosesor bisa memiliki beberapa macam program Assembler buatan pabrik perangkat lunak yang berlainan.
Hasil utama pengolahan program Assembler adalah program-obyek. Program-obyek ini bisa berupa sebuah file tersendiri, berisikan kode-kode yang siap dikirimkan ke memori-program mikroprosesor/mikrokontroler, tapi ada juga program-obyek yang disisipkan pada program-sumber assembly seperti terlihat dalam Assembly Listing di Gambar 5.2.
Bagian kanan Gambar 5.2 merupakan program-sumber Assembly, setelah diterjemahkan oleh program Assembler kode-kode yang dihasilkan berikut dengan nomor-nomor memori tempat penyimpanan kode-kode tadi, disisipkan pada bagian kiri setiap baris perintah, sehingga bentuk program ini tidak lagi dikatakan sebagai program-sumber assembly tapi dikatakan sebagai Assembly Listing.
Membaca Assembly Listing bisa memberikan gambaran yang lebih jelas bagi program yang ditulis. Bagi pemula Assembly Listing memberi pengertian yang lebih mendalam tentang isi memori-program, sehingga bisa lebih dibayangkan bagaimana kerja dari sebuah program.

Line Addr Code Source
1: Org 0H
2: 0000 74 FE Start: Mov A,#11111110b
3: 0002 78 07 Mov R0,#7
4: 0004 F5 80 Kiri: Mov P0,A
5: 0006 12 00 1C Call Delay
6: 0009 23 RL A
7: 000A 18 DEC R0
8: 000B B8 00 F6 CJNE R0,#0,Kiri
9: 000E 78 07 Mov R0,#7
10: 0010 F5 80 Kanan: Mov P0,A
11: 0012 12 00 1C Call Delay
12: 0015 03 RR A
13: 0016 18 DEC R0
14: 0017 B8 00 F6 CJNE R0,#0,Kanan
15: 001A 80 E4 SJMP Start
16:
17: 001C 79 FF Delay: Mov R1,#255
18: 001E 7A FF Del1: Mov R2,#255
19: 0020 DA FE Del2: DJNZ R2,Del2
20: 0022 D9 FA DJNZ R1,Del1
21: 0024 22 RET
22: END