Tugas Pendahuluan M3

 SOAl TUGAS PENDAHULUAN

1. Jelaskan apa itu protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C     

    

1. UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

Definisi:
UART adalah protokol komunikasi serial asinkron yang digunakan untuk pertukaran data antar dua perangkat elektronik. Asinkron berarti tidak menggunakan sinyal clock terpisah; kedua perangkat harus menyepakati kecepatan (baud rate) sebelumnya.

Cara kerja:

• Data dikirim dalam bentuk bit serial (satu per satu).

• Umumnya menggunakan 2 pin: TX (transmit) dan RX (receive).

• Protokol ini mengatur sendiri pengiriman dan penerimaan data melalui bit awal (start bit), data bit, dan bit akhir (stop bit).

2. I2C (Inter-Integrated Circuit)

Definisi:
I2C adalah protokol komunikasi serial sinkron yang memungkinkan banyak perangkat (multi-master/multi-slave) berkomunikasi melalui hanya dua kabel. Diciptakan oleh Philips untuk komunikasi antar chip pada papan sirkuit.

Cara kerja:

• Menggunakan dua jalur: SDA (Serial Data Line) dan SCL (Serial Clock Line).

• Master mengontrol clock (SCL) dan mengatur komunikasi ke perangkat slave berdasarkan alamat unik.

• Bisa menghubungkan banyak perangkat hanya dengan dua kabel.

3. SPI (Serial Peripheral Interface)

Definisi:

SPI adalah protokol komunikasi serial sinkron yang dirancang untuk komunikasi cepat antar mikrokontroler dan perangkat periferal seperti sensor, memori, dan display. Dikembangkan oleh Motorola.

Cara kerja:

• Menggunakan empat sinyal utama: MOSI (Master Out Slave In), MISO (Master In Slave Out), SCK (Serial Clock), dan SS/CS (Slave Select/Chip Select).

• Master mengontrol clock dan memilih slave yang ingin diajak komunikasi.

• Data ditransmisikan secara full-duplex (kirim dan terima bersamaan).

2. Bagaimana konfigurasi komunikasi UART pada STM32 dan Raspberry Pipico secara hardware (rangkaian) maupun software (program)

jawab :

STM32 – Konfigurasi UART

a. Hardware (Rangkaian):

• STM32 memiliki beberapa pin USART/UART (misal: PA9 (TX) dan PA10 (RX) untuk USART1).

• Hubungkan:

  • PA9 (TX STM32) → RX perangkat lain

  • PA10 (RX STM32) ← TX perangkat lain

• Tambahkan resistor pull-up jika diperlukan (tergantung board).

• Level logika umumnya 3.3V.

Contoh koneksi STM32 ke USB-TTL converter:

• STM32 TX (PA9) → RX USB-TTL

• STM32 RX (PA10) ← TX USB-TTL

• GND STM32 ↔ GND USB-TTL

b. Software (Program):

Menggunakan STM32CubeIDE:

// Inisialisasi UART (USART1 contoh)

void MX_USART1_UART_Init(void)

{

  huart1.Instance = USART1;

  huart1.Init.BaudRate = 9600;

  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;

  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;

  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;

  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;

  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;

  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

  HAL_UART_Init(&huart1);

}

// Contoh mengirim data

HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)"Halo STM32\r\n", strlen("Halo STM32\r\n"), HAL_MAX_DELAY);

Raspberry Pi Pico – Konfigurasi UART

a. Hardware (Rangkaian):

• Pico punya 2 UART: UART0 dan UART1.

• Default pin UART0:

  • GPIO0 (TX)

  • GPIO1 (RX)

• Hubungkan Pico TX ke RX perangkat lain, dan sebaliknya. Gunakan level logika 3.3V juga.

Contoh koneksi ke USB-TTL:

• GPIO0 (TX) → RX USB-TTL

• GPIO1 (RX) ← TX USB-TTL

• GND Pico ↔ GND USB-TTL

b. Software (Program):

Dengan C/C++ SDK:

#include "pico/stdlib.h"

#include "hardware/uart.h"

int main() {

    uart_init(uart0, 9600);

    gpio_set_function(0, GPIO_FUNC_UART); // TX

    gpio_set_function(1, GPIO_FUNC_UART); // RX

    uart_puts(uart0, "Halo dari Raspberry Pi Pico!\r\n");

    while (true) {

        if (uart_is_readable(uart0)) {

            char ch = uart_getc(uart0);

            uart_putc(uart0, ch); // echo

        }

    }

}

3. Bagaimana konfigurasi komunikasi SPI pada STM32 dan Raspberry Pipico secara hardware (rangkaian) maupun software (program)

jawab :

STM32 – Konfigurasi SPI

a. Hardware (Rangkaian):

SPI pada STM32 (misal: SPI1) umumnya memakai pin:

Fungsi	Pin STM32 (SPI1, contoh)
SCK	PA5
MISO	PA6
MOSI	PA7
NSS/SS	PA4 (opsional, bisa software)

Koneksi ke perangkat SPI lainnya (misal sensor/memori):

• SCK (PA5) → SCK slave

• MOSI (PA7) → MOSI slave

• MISO (PA6) ← MISO slave

• SS (PA4) → CS slave

• GND → GND slave

• Semua level logika umumnya 3.3V

b. Software (Program) – STM32CubeIDE (HAL)

Inisialisasi SPI:

void MX_SPI1_Init(void)

{

  hspi1.Instance = SPI1;

  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;

  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;

  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;

  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;

  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;

  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;

  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_16;

  hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB;

  hspi1.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE;

  HAL_SPI_Init(&hspi1);

}

Raspberry Pi Pico – Konfigurasi SPI

a. Hardware (Rangkaian):

Default pin untuk SPI0:

Fungsi	Pin GPIO
SCK	GPIO2
MOSI	GPIO3
MISO	GPIO4
CS/SS	GPIO5 (bebas ditentukan manual)

Koneksi ke perangkat SPI slave:

• SCK (GPIO2) → SCK slave

• MOSI (GPIO3) → MOSI slave

• MISO (GPIO4) ← MISO slave

• CS (GPIO5) → CS slave

• GND → GND slave

b. Software (Program)

Dengan C SDK:

#include "pico/stdlib.h"

#include "hardware/spi.h"

int main() {

    spi_init(spi0, 1000 * 1000); // 1 MHz

    gpio_set_function(2, GPIO_FUNC_SPI); // SCK

    gpio_set_function(3, GPIO_FUNC_SPI); // MOSI

    gpio_set_function(4, GPIO_FUNC_SPI); // MISO

    gpio_init(5); // CS pin

    gpio_set_dir(5, GPIO_OUT);

    gpio_put(5, 1);

    uint8_t tx[] = {0xAA};

    uint8_t rx[1];

    gpio_put(5, 0); // CS active

    spi_write_read_blocking(spi0, tx, rx, 1);

    gpio_put(5, 1); // CS inactive

    while (1);

}

4. Bagaimana konfigurasi komunikasi I2C pada STM32 dan Raspberry Pipico secara hardware (rangkaian) maupun software (program)

jawab :

STM32 – Konfigurasi I2C

a. Hardware (Rangkaian):

• STM32 (misalnya I2C1) memiliki pin default seperti:

  • SCL: PB6

  • SDA: PB7

• Komponen I2C dihubungkan secara paralel pada bus SCL dan SDA.

• Butuh resistor pull-up (biasanya 4.7kΩ) ke 3.3V di kedua jalur:

  • SCL → resistor → 3.3V

  • SDA → resistor → 3.3V

• Semua perangkat harus level logika sama (umumnya 3.3V pada STM32)

Contoh koneksi ke OLED I2C:

• STM32 PB6 (SCL) → SCL OLED

• STM32 PB7 (SDA) → SDA OLED

• GND STM32 ↔ GND OLED

• VCC OLED ↔ 3.3V STM32

b. Software (Program) – STM32CubeIDE (HAL)

Inisialisasi I2C:

void MX_I2C1_Init(void)

{

  hi2c1.Instance = I2C1;

  hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;

  hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;

  hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;

  hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;

  hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;

  hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;

  hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;

  hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;

  HAL_I2C_Init(&hi2c1);

}

Raspberry Pi Pico – Konfigurasi I2C

a. Hardware (Rangkaian):

Default I2C0 menggunakan pin:

Fungsi	GPIO
SDA	GPIO0
SCL	GPIO1

• Sama seperti STM32, gunakan resistor pull-up 4.7kΩ ke 3.3V.

• Bisa menggunakan banyak device I2C asalkan alamatnya berbeda.

Contoh koneksi ke sensor I2C atau OLED:

• GPIO0 (SDA) → SDA device

• GPIO1 (SCL) → SCL device

• GND ↔ GND

• VCC device ↔ 3.3V

b. Software (Program)

Dengan C SDK:

#include "pico/stdlib.h"

#include "hardware/i2c.h"

int main() {

    i2c_init(i2c0, 100 * 1000); // 100kHz

    gpio_set_function(0, GPIO_FUNC_I2C); // SDA

    gpio_set_function(1, GPIO_FUNC_I2C); // SCL

    gpio_pull_up(0);

    gpio_pull_up(1);

    uint8_t data = 0xAA;

    i2c_write_blocking(i2c0, 0x3C, &data, 1, false); // alamat 0x3C

    while (1);

}