Bab 13: Antarmuka I/O: PPI 8255

13.1 Mengapa Dibutuhkan Chip Antarmuka I/O

Mikroprosesor 8086 dirancang sebagai CPU umum — pin-pinnya sebagian besar digunakan untuk bus alamat (20 pin), bus data (16 pin), dan sinyal kontrol. Ini menyisakan sangat sedikit pin yang bisa langsung digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat luar seperti LED, switch, motor, sensor, atau display.

Chip antarmuka I/O seperti PPI 8255 dibutuhkan untuk menjembatani kesenjangan ini. Chip ini terhubung ke bus sistem di satu sisi dan ke perangkat luar di sisi lain, menyediakan port I/O yang dapat diprogram tanpa memerlukan rangkaian logika diskrit yang kompleks.

13.2 Pengenalan PPI 8255

PPI 8255 (Programmable Peripheral Interface) adalah chip antarmuka I/O yang diproduksi oleh Intel, dirancang khusus untuk digunakan bersama mikroprosesor keluarga 8085/8086. Chip ini merupakan salah satu IC antarmuka yang paling banyak digunakan dalam sistem mikroprosesor dan masih menjadi materi dasar dalam pembelajaran interfacing.

13.3 Arsitektur Internal 8255

Secara internal, chip 8255 terdiri dari beberapa blok fungsional utama:

Gambar 13.1: Diagram blok arsitektur internal PPI 8255. Port dibagi menjadi Group A (Port A + PC upper) dan Group B (Port B + PC lower).

13.4 Pin-Pin Penting 8255

13.5 Tiga Port I/O

13.6 Control Word Register

Control Word Register (CWR) adalah register 8-bit internal yang menentukan konfigurasi seluruh chip 8255. CWR diakses ketika A1=1 dan A0=1. Nilai CWR ditulis menggunakan instruksi OUT.

Gambar 13.2: Format bit Control Word Register 8255 untuk Mode Set (D7=1).

13.7 Bit Set/Reset Feature

Fitur unik Port C: setiap bit individual Port C (PC0–PC7) bisa di-set ke 1 atau di-reset ke 0 tanpa mempengaruhi bit lainnya. Ini berguna untuk mengontrol sinyal on/off individual (misalnya satu LED atau satu relay).

; Set PC3 = 1 (bit select = 011, set/reset = 1)
    MOV  AL, 00000111b     ; D0=1(set), D3-1=011(PC3)
    OUT  CWR_PORT, AL    ; kirim ke control register

; Reset PC3 = 0 (bit select = 011, set/reset = 0)
    MOV  AL, 00000110b     ; D0=0(reset), D3-1=011(PC3)
    OUT  CWR_PORT, AL    ; kirim ke control register

Kode 13.1: Menggunakan Bit Set/Reset untuk mengontrol individual bit Port C tanpa mempengaruhi bit lain.

13.8 Mode 0: Simple I/O

Mode 0 adalah mode paling sederhana. Setiap port berfungsi sebagai input atau output tanpa sinyal handshaking. Data ditulis langsung ke port output atau dibaca langsung dari port input. Cocok untuk perangkat sederhana yang selalu siap.

13.9 Mode 1: Strobed I/O

Mode 1 menambahkan sinyal handshaking menggunakan bit-bit Port C. Sinyal ini mengkoordinasikan transfer data antara 8255 dan perangkat luar, memastikan data ditransfer hanya saat perangkat penerima siap.

13.10 Mode 2: Bi-directional Bus

Mode 2 hanya tersedia untuk Port A. Dalam mode ini, Port A berfungsi sebagai bus bidirectional — bisa menerima dan mengirim data menggunakan 8 jalur data yang sama, dengan 5 sinyal handshaking dari Port C.

Catatan: PC0–PC2 tetap tersedia untuk Mode 0/1 (Port B). Mode 2 biasanya digunakan untuk antarmuka dengan perangkat duplex seperti printer yang bisa mengirim dan menerima data.

13.11 Pemetaan Alamat Port

Pin select A0 dan A1 pada 8255 dihubungkan ke dua bit terendah bus alamat (A0 dan A1 dari CPU, bukan pin Port A). Alamat port = base_address + offset dari A1A0.

13.12 Instruksi IN dan OUT

8086 menggunakan instruksi khusus IN dan OUT untuk berkomunikasi dengan port I/O, bukan instruksi MOV. Ini karena 8086 memiliki ruang alamat I/O terpisah dari ruang alamat memori.

; Baca dari port I/O ke register
IN   AL, port_alamat     ; baca 1 byte dari port ke AL
IN   AX, port_alamat     ; baca 1 word dari port ke AX

; Tulis dari register ke port I/O
OUT  port_alamat, AL     ; tulis 1 byte dari AL ke port
OUT  port_alamat, AX     ; tulis 1 word dari AX ke port

; port_alamat bisa berupa immediate (0–FFh) atau via register DX
IN   AL, 60h             
IN   AL, DX               FFh)
OUT  60h, AL             
OUT  DX, AL              

13.13 Contoh Program: Inisialisasi 8255 dan Kendali LED

; ========================================================
; Konfigurasi: Port A = output, Port B = input
;               Port C = output, Mode 0 semua
; Base address PPI 8255 = 60h
; ========================================================

; Alamat port:
;   Port A           = 60h (A1=0, A0=0)
;   Port B           = 61h (A1=0, A0=1)
;   Port C           = 62h (A1=1, A0=0)
;   Control Word Reg = 63h (A1=1, A0=1)

.model small
.stack 100h

.code
mulai:
    ; === Langkah 1: Inisialisasi 8255 ===
    ; Control Word: 10000010b = 82h
    ; D7=1(mode set), D6-5=00(M0), D4=0(PA out)
    ; D3=0(PCU out), D2=0(M0), D1=1(PB in), D0=0(PCL out)
    MOV  AL, 10000010b
    OUT  63h, AL           ; kirim control word ke CWR

    ; === Langkah 2: Nyalakan semua LED di Port A ===
    MOV  AL, 0FFh           ; semua bit = 1 (LED nyala)
    OUT  60h, AL           ; tulis ke Port A

    ; === Langkah 3: Matikan semua LED di Port A ===
    MOV  AL, 00h            ; semua bit = 0 (LED mati)
    OUT  60h, AL           ; tulis ke Port A

    ; === Langkah 4: Pola LED bergantian ===
    MOV  BL, 01h           
    MOV  CX, 8             

led_walk:
    MOV  AL, BL           ; AL = pola LED saat ini
    OUT  60h, AL           ; tampilkan ke Port A

    ; Delay sederhana (tanpa prosedur delay)
    PUSH CX
    MOV  CX, 0FFFFh
delay1:
    LOOP delay1
    POP  CX

    SHL  BL, 1            
    LOOP led_walk

    ; Akhiri program
    MOV  AH, 4Ch
    INT  21h

end mulai

Kode 13.2: Inisialisasi 8255 (Mode 0) dan LED walking pattern di Port A. Pola BL berubah: 01h→02h→04h→08h→10h→20h→40h→80h.

13.14 Contoh Program: Baca Switch, Tampilkan ke LED

Program ini membaca status 8 switch yang terhubung ke Port B, lalu menampilkannya ke 8 LED di Port A. Ini adalah aplikasi klasik Mode 0 yang mendemonstrasikan input dan output secara bersamaan.

.model small
.stack 100h

.code
mulai:
    ; === Inisialisasi 8255 ===
    ; Port A = output (LED), Port B = input (switch)
    ; Port C = output, semua Mode 0
    MOV  AL, 10000010b     
    OUT  63h, AL

    ; === Baca switch dari Port B ===
    IN   AL, 61h           ; baca Port B ke AL
    ; Sekarang AL berisi status 8 switch:
    ;   Bit 0 = SW1, Bit 1 = SW2, ... Bit 7 = SW8
    ;   1 = switch tertutup (ON), 0 = switch terbuka (OFF)

    ; === Tampilkan ke LED di Port A ===
    OUT  60h, AL           
    ; LED yang terhubung ke bit yang bernilai 1 akan menyala

    ; === Opsional: invert jika switch active-low ===
    ; Jika switch memberikan 0 saat ditekan (active-low):
    NOT  AL                
    OUT  60h, AL           

    MOV  AH, 4Ch
    INT  21h

end mulai

Kode 13.3: Membaca switch dari Port B dan menampilkan ke LED di Port A. Perhatikan penggunaan IN untuk baca dan OUT untuk tulis.

13.15 Soal Latihan

Kerjakan soal-soal berikut untuk menguji pemahaman Anda. Klik "Lihat jawaban" setelah mencoba menjawab sendiri.

13.16 Kuis Bab 13

Uji pemahaman Anda. Pilih satu jawaban yang paling tepat. Setelah memilih, jawaban benar akan ditandai dan penjelasan muncul.