Intel 8255 Pinout Antarmuka Periferal yang Dapat Diprogram (PPI), Mode & Aplikasi

Intel 8255 Programmable Peripheral Interface (PPI) adalah komponen kunci dalam menjembatani mikroprosesor dengan perangkat eksternal selama hari-hari awal sistem digital. Dengan port I/O serbaguna, beberapa mode pengoperasian, dan kemudahan pemrograman, 8255 memungkinkan komunikasi yang andal dengan layar, sensor, dan pengontrol, sehingga berguna dalam pendidikan dan industri.

8255 Antarmuka Periferal yang Dapat Diprogram (PPI) Berakhirview

Chip Intel 8255 PPI adalah chip I/O yang banyak digunakan yang dirancang untuk menghubungkan mikroprosesor dengan perangkat eksternal. Ini bertindak sebagai jembatan komunikasi untuk periferal seperti ADC, DAC, keyboard, dan layar. Mendukung I/O langsung dan digerakkan oleh interupsi, ini memberikan fleksibilitas dalam desain sistem. Dengan tiga port dua arah 8-bit (A, B, C), ini menghadirkan 24 jalur I/O yang dapat dikonfigurasi. Efektivitas biaya dan kompatibilitasnya dengan prosesor seperti Intel 8085/8086 menjadikannya pokok dalam sistem komputer awal, kit pelatihan, dan pengontrol industri.

Fitur Chip 8255 PPI

• Antarmuka yang dapat diprogram – Dapat dikonfigurasi melalui instruksi perangkat lunak untuk beradaptasi dengan perangkat seperti tampilan, sensor, dan modul input.

• Tiga port 8-bit – Port A, B, dan C menyediakan 24 baris yang dapat berfungsi sebagai input atau output.

• Beberapa mode operasi –

Mode 0: Input/output sederhana tanpa jabat tangan.

Mode 1: I/O berstro dengan sinyal jabat tangan untuk komunikasi yang disinkronkan.

Mode 2: Transfer data dua arah dengan jabat tangan (hanya di Port A).

• Bit Set/Reset (BSR) – Bit Port C dapat diatur atau dihapus secara individual untuk aplikasi kontrol/status.

• Pengelompokan fleksibel – Port dapat dibagi menjadi grup 8-bit atau 4-bit.

• Kompatibilitas TTL – Integrasi mudah dengan IC digital standar.

• Register kontrol independen – Setiap port dapat beroperasi secara terpisah, dalam mode atau arah yang berbeda.

Pinout dari Chip 8255 PPI

Arsitektur Chip 8255 PPI

Mode Operasi dan Prinsip Kerja Chip 8255 PPI

Intel 8255 berfungsi sebagai antarmuka yang dapat diprogram antara CPU dan periferal, menerjemahkan operasi bus menjadi transfer data paralel. Pengoperasiannya diatur oleh langkah-langkah inisialisasi dan mode yang dapat dipilih:

Setel ulang Status

Saat dinyalakan atau diatur ulang, semua port (A, B, dan C) default ke mode input untuk menghindari kerusakan periferal dengan output yang tidak diinginkan.

Inisialisasi

CPU harus mengirim kata kontrol yang mengonfigurasi setiap port sebagai input/output dan memilih salah satu dari empat mode operasi. Sampai ini dilakukan, port tetap tidak aktif.

Mode Operasi

Mode Set/Reset (BSR) 5.3 Bit

• Hanya berlaku untuk Port C.

• Memungkinkan bit individual diatur atau dihapus untuk tugas kontrol/status.

Mode 0 – I/O Sederhana

• Input/output dasar tanpa jabat tangan.

• Digunakan untuk transfer langsung seperti LED, sakelar, dan layar.

Mode 1 – I/O Strobed

• Menambahkan sinyal jabat tangan (STB, ACK, IBF, OBF) melalui Port C.

• Memastikan transfer data periferal CPU ↔ yang disinkronkan.

Mode 2 – I/O dua arah

• Hanya tersedia di Port A.

• Mendukung transfer dua arah dengan kontrol jabat tangan, berguna untuk perangkat berkecepatan tinggi atau asinkron.

Operasi Baca/Tulis

• Tulis: CPU menempatkan data pada bus sistem, dan 8255 memecahkan kode baris alamat (A0, A1) untuk mengarahkannya ke kait keluaran port yang benar.

• Baca: Perangkat eksternal menempatkan data pada jalur port, yang dikunci 8255 dan tersedia untuk CPU selama perintah baca.

Sinkronisasi

• Dalam Mode 0, transfer data terjadi secara langsung tanpa jabat tangan.

• Dalam Mode 1 dan 2, sinyal jabat tangan dari Port C mengoordinasikan kesiapan dan penerimaan, mencegah kehilangan data selama transfer kecepatan tinggi atau asinkron.

Pertimbangan Antarmuka Chip 8255 PPI

Saat merancang sistem dengan 8255, antarmuka yang cermat memastikan keandalan dan mencegah kerusakan pada chip dan perangkat eksternal:

• Status Input Default – Saat mengatur ulang, semua port default ke input. Ini menghindari konflik tetapi juga berarti output tidak aktif sampai dikonfigurasi. CPU harus selalu mengirim kata kontrol untuk menentukan arah dan mode dengan benar sebelum mencoba komunikasi.

• Batas Drive Keluaran – Port 8255 hanya dapat sumber atau tenggelam arus terbatas (beberapa miliamp). Menggerakkan beban berat secara langsung seperti lampu, solenoid, atau relai tidak aman. Sebagai gantinya, IC buffer atau driver seperti ULN2803 (array Darlington) atau gerbang kolektor terbuka seperti 7406 biasanya digunakan. Ini memberikan kemampuan arus yang lebih tinggi dan melindungi PPI.

• Kontrol Motor – Untuk motor DC atau motor stepper, port 8255 tidak boleh terhubung secara langsung. Sebagai gantinya, output harus dirutekan melalui tahap transistor atau sirkuit driver jembatan H. Pengaturan ini memungkinkan aliran arus dua arah sambil mengisolasi PPI dari lonjakan tegangan induktif.

• Pengalihan Beban AC – Antarmuka dengan peralatan AC memerlukan isolasi untuk keamanan. Relai mekanis atau relai solid-state (SSR) yang digerakkan melalui tahap penyangga memastikan bahwa 8255 hanya menangani sinyal kontrol, sementara beban tegangan tinggi yang sebenarnya dialihkan dengan aman secara eksternal.

• Pembatasan Port C – Bit Port C tidak selalu dapat digunakan secara bebas sebagai I/O umum. Dalam Mode 1 dan 2, beberapa pin (misalnya, STB, ACK, IBF, OBF) secara otomatis dicadangkan untuk kontrol jabat tangan. Anda harus memperhitungkan baris yang dicadangkan ini untuk menghindari konflik saat mencampur I/O umum dengan jabat tangan.

Keuntungan dari Chip 8255 PPI

• Kompatibilitas CPU – 8255 bekerja dengan mulus dengan prosesor seperti Intel 8085, 8086, dan kompatibelnya. Desainnya cocok dengan protokol bus standar, membuat integrasi menjadi mudah tanpa logika lem tambahan.

• Konfigurasi Port Fleksibel – Dengan tiga port 8-bit (A, B, C), pengguna dapat mengonfigurasinya sebagai input, output, atau campuran tergantung pada aplikasinya. Kemampuan untuk beralih antara I/O sederhana (Mode 0) dan komunikasi yang digerakkan oleh jabat tangan (Mode 1 dan 2) memungkinkan chip yang sama untuk menangani berbagai tugas.

• Operasi Pasokan Tunggal – Beroperasi dari suplai +5 V standar, 8255 mudah dihidupkan dalam sistem berbasis TTL. Tidak diperlukan regulator khusus atau beberapa tingkat tegangan yang diperlukan, menyederhanakan desain papan.

• Transfer Data Paralel yang Andal – Chip menyediakan komunikasi paralel 8-bit yang stabil dan dapat diprediksi, mengurangi ketidakpastian waktu. Keandalan ini membuatnya cocok untuk menggerakkan layar, membaca sensor, dan mengelola sinyal kontrol dalam sistem aktual.

• Nilai Pendidikan – Karena didokumentasikan dengan baik dan tersedia secara luas, 8255 telah menjadi alat pengajaran utama di laboratorium mikroprosesor dan kit pelatihan. Anda dapat dengan cepat memahami konsep antarmuka I/O melalui eksperimen praktis dengan perangkat ini.

Aplikasi Chip 8255 PPI

• Sistem Pendidikan – Kit pelatihan dan papan lab sering menyertakan 8255 untuk mendemonstrasikan konsep antarmuka periferal. Anda dapat berlatih memprogram mode yang berbeda dan mengamati interaksi aktual dengan perangkat eksternal.

• Kontrol Tampilan – Chip menggerakkan perangkat output visual seperti LED tujuh segmen, modul LCD, dan panel alfanumerik. Dengan beberapa jalur I/O-nya, ia dapat menyegarkan tampilan atau mengirim perintah kontrol ke IC driver.

• Antarmuka Keyboard – Keyboard matriks di terminal awal dan komputer pribadi sering dipindai menggunakan 8255. Dengan mengonfigurasi beberapa baris sebagai driver baris dan lainnya sebagai sensor kolom, ia secara efisien mendeteksi penekanan tombol.

• Kontrol Motor – Motor stepper dan motor DC dapat dikontrol saat 8255 dipasangkan dengan stage transistor, array Darlington, atau H-bridge. Ini membuatnya berguna dalam robotika, sistem pemosisian, dan proyek otomatisasi.

• Akuisisi Data – Saat terhubung ke ADC (Analog-to-Digital Converters) dan DAC (Digital-to-Analog Converters), 8255 menyediakan antarmuka lengkap untuk tugas pengukuran dan kontrol. Hal ini memungkinkan mikroprosesor untuk menangani sinyal dalam peralatan ilmiah dan industri.

• Otomasi Industri – 8255 ditemukan digunakan dalam mengontrol sinyal lalu lintas, logika lift, dan panel pemantauan proses. Kemampuannya untuk mengelola banyak input dan output dengan andal menjadikannya solusi berbiaya rendah untuk sistem kontrol tertanam.

• Komputasi Retro – Mesin klasik seperti komputer IBM PC/XT dan MSX menggunakan 8255 untuk interfacing periferal. Itu juga digunakan dalam printer dan kartu ekspansi, memperkuat tempatnya dalam sejarah komputer pribadi awal.

Perbandingan Chip 8255 PPI dengan PPI Lainnya

8255 vs. 8155

Intel 8155 menggabungkan beberapa fungsi dalam satu paket: ia menawarkan blok kecil RAM statis, pengatur waktu yang dapat diprogram, dan port I/O tujuan umum. Ini membuatnya cocok untuk sistem kompak di mana memori dan kontrol waktu diperlukan. Sebaliknya, 8255 berfokus sepenuhnya pada I/O yang dapat diprogram, tanpa memori atau waktu bawaan. Desainnya yang lebih sederhana membuatnya lebih murah dan lebih mudah untuk diprogram ketika aplikasi tidak memerlukan RAM atau timer terintegrasi.

8255 vs. 8259

8259 Programmable Interrupt Controller memiliki tujuan yang sangat berbeda: mengelola interupsi perangkat keras untuk membantu CPU merespons dengan cepat terhadap peristiwa eksternal. Sementara 8255 menangani transfer data I/O paralel, koordinat 8259 mengganggu sinyal. Dalam banyak sistem berbasis mikroprosesor, kedua chip digunakan bersama, 8255 untuk antarmuka dengan perangkat seperti keyboard dan layar, dan 8259 untuk mengelola permintaan interupsi yang dihasilkan oleh perangkat tersebut.

8255 vs. Expander GPIO Modern

Sistem saat ini sering menggunakan ekspansi GPIO berbasis I²C atau SPI (seperti MCP23017 atau PCF8574). Perangkat ini menyediakan pin I/O tambahan dengan koneksi yang lebih sedikit, menghemat ruang papan, dan mengurangi jumlah pin pada CPU. Namun, mereka beroperasi secara serial, yang bisa lebih lambat dibandingkan dengan akses paralel langsung dari 8255. Sementara 8255 membutuhkan lebih banyak jalur bus, struktur paralelnya memungkinkan transfer yang lebih cepat dan membuatnya sangat berharga di lingkungan pendidikan, di mana kontrol langsung dari pin individu dan memahami waktu bus penting untuk pembelajaran.

Pemecahan Masalah & Masalah Umum

Bekerja dengan 8255 terkadang dapat menyebabkan kesalahan sistem jika aturan desain tidak diikuti dengan cermat. Masalah dan solusi umum meliputi:

• Port yang Tidak Diinisialisasi – Setelah diatur ulang, semua port default ke mode input. Jika CPU tidak mengirim kata kontrol yang tepat, output tetap tidak aktif atau berperilaku tidak terduga. Selalu program register kontrol sebelum mencoba membaca atau menulis data.

• Kata Kontrol Salah – Kata kontrol yang salah konfigurasi dapat menetapkan arah atau mode yang salah ke port, mengunci sinyal yang diharapkan. Periksa silang nilai kata kontrol terhadap tabel lembar data untuk memastikan pengaturan bit yang tepat.

• Kegagalan Jabat Tangan – Dalam Mode 1 dan 2, Port C memberikan sinyal jabat tangan yang diperlukan (STB, ACK, IBF, OBF). Koneksi yang hilang, salah sambung, atau salah tafsir menyebabkan transfer terhenti atau hilang. Verifikasi dengan hati-hati kabel dan ekspektasi tingkat logika perangkat yang terhubung.

• Output Kelebihan Beban – Setiap pin port hanya dapat menangani arus kecil. Menggerakkan LED secara langsung dimungkinkan dengan resistor, tetapi motor, relai, dan lampu memerlukan tahap penyangga eksternal seperti susunan transistor atau IC driver. Mengabaikan batas ini berisiko kerusakan permanen pada chip.

• Konflik Bus – Jika beberapa perangkat mencoba menggerakkan bus sistem secara bersamaan, kerusakan data atau kerusakan perangkat keras dapat terjadi. Arbitrase bus yang tepat dan penggunaan sinyal aktifkan (RD', WR', CS') mencegah masalah ini.

• Alat Debugging – Ketika masalah berlanjut, peralatan uji membantu mengisolasi kesalahan. Penganalisis logika dapat mengonfirmasi waktu dan mengontrol sinyal, sedangkan osiloskop dapat memeriksa apakah masalah timbul dari kabel perangkat keras yang berisik atau inisialisasi perangkat lunak yang salah.

Kesimpulan

Intel 8255 PPI tetap menjadi landasan antarmuka mikroprosesor. Meskipun sebagian besar digantikan oleh ekspansi GPIO modern dan I/O mikrokontroler bawaan, ini terus berfungsi sebagai alat pengajaran aktif. Kejelasannya dalam mendemonstrasikan transfer data paralel, konfigurasi port, dan jabat tangan membuatnya sangat berharga bagi siapa saja.

Pertanyaan yang Sering Diajukan [FAQ]

Apa kata kontrol dalam 8255 dan mengapa itu penting?

Kata kontrol adalah instruksi 8-bit yang dikirim oleh CPU untuk mengonfigurasi port dan mode 8255. Tanpa itu, semua port tetap dalam status input defaultnya. Ini menentukan apakah setiap port bertindak sebagai input atau output dan memilih antara Mode 0, 1, 2, atau Bit Set/Reset.

Bisakah 8255 langsung menggerakkan motor atau relai?

Tidak. Output 8255 hanya dapat sumber atau tenggelam beberapa miliamp, yang tidak cukup untuk motor atau relai. Sirkuit driver eksternal, seperti susunan transistor atau jembatan-H, harus digunakan untuk menangani arus yang lebih tinggi dengan aman.

Mengapa 8255 masih digunakan dalam pendidikan saat ini?

8255 menyediakan cara yang jelas dan langsung untuk mempelajari I/O mikroprosesor, kata kontrol, dan transfer data paralel. Arsitekturnya yang sederhana membantu siswa memahami konsep inti sebelum beralih ke mikrokontroler modern.

Apa yang terjadi jika Anda menggunakan Port C dalam mode jabat tangan?

Dalam Mode 1 dan 2, beberapa jalur Port C disediakan untuk sinyal jabat tangan (seperti STB, ACK, IBF, OBF). Pin ini tidak dapat digunakan sebagai I/O tujuan umum selama mode tersebut, yang harus Anda perhitungkan untuk menghindari konflik.

Apa perbedaan 8255 dengan expander GPIO modern?

Tidak seperti expander I²C/SPI yang menggunakan komunikasi serial, 8255 bekerja dengan bus paralel, memungkinkan transfer yang lebih cepat tetapi membutuhkan lebih banyak pin. Hal ini membuat 8255 kurang hemat ruang tetapi berharga untuk kontrol aktual dan waktu bus pembelajaran.