Belajar dasar pemrograman mikro kontroller berbasis Arduino

Pemrograman board-board berbasis Arduino dilakukan melalui software Arduino IDE. Perangkat lunak Arduino IDE dapat diunduh gratis di arduino.cc dan tersedia untuk Windows, Mac OSX, dan Linux. Jika Anda baru pertama kali menggunakan Arduino, silakan unduh terlebih dahulu software Arduino IDE tersebut.

Board yang paling mudah dan sederhana untuk digunakan pertama kali adalah board Uno R3. Pada board Uno, pemrograman dapat segera dilakukan hanya dengan menghubungkan board Uno dengan kabel USB ke komputer Anda. Dari port USB itu juga board memperoleh tegangan 5V yang bisa digunakan untuk tugas yang diprogramkan, sehingga tidak diperlukan sumber tegangan eksternal lainnya.

Pada board Uno telah disediakan banyak konektor pin I/O (Input/Output) yang bisa Anda gunakan sebagai percobaan pertama kali. Pin-pin I/O tersebut juga sangat mudah digunakan karena sudah siap pakai. Tanpa harus melakukan penyolderan, Anda bisa mencolokkan kabel atau kaki komponen langsung ke dalam konektor pin yang tersedia. Untuk pembelajaran paling dasar saat ini, pin yang akan digunakan adalah pin digital I/O no. 13 dan menggunakan 1 buah LED sebagai indikator.

Karakteristik Komponen (LED & Resistor)

• Lampu LED: Terdiri dari 2 kaki, yaitu anoda dan katoda. Kaki yang lebih panjang adalah Anoda (+) dan yang lebih pendek adalah Katoda (-). Hubungkan kaki anoda (+) ke pin I/O no. 13 dan kaki katoda (-) ke pin GND (ground). Jangan khawatir jika pemasangan LED sampai terbalik, karena LED adalah golongan dioda dan pemasangan kutub yang salah tidak akan mengakibatkan kerusakan.
• Resistor: Untuk melindungi LED, Anda dapat menambahkan resistor atau tahanan sebesar 220 ~ 330 ohm. Namun jika resistor kebetulan tidak tersedia, pemasangan LED tanpa resistor juga tidak akan mengakibatkan kerusakan yang fatal. Resistor hanya berfungsi untuk melindungi LED, mengingat spesifikasi tegangan LED adalah sekitar 3V sementara tegangan dari pin 13 sebesar 5V. Kalaupun terjadi kerusakan, hanya LED yang akan rusak, namun hal ini pun jarang terjadi pada percobaan di development board.

Logika Digital: HIGH & LOW

Dengan menyambungkan kaki anoda (+) LED ke pin 13 dan kaki katoda (-) ke GND, maka akan tercipta sebuah sirkuit sederhana. Pemrograman mikrokontroler berbasis Arduino pada dasarnya adalah permainan ON dan OFF dari pin-pin I/O:

• HIGH: Kondisi ON, ketika sebuah pin dialiri tegangan (5V untuk Arduino Uno), sehingga LED akan menyala.
• LOW: Kondisi OFF, ketika sebuah pin bertegangan 0V, sehingga LED akan mati.

Konsep berikutnya yang harus diingat mengenai pin I/O adalah kemampuannya sebagai OUTPUT atau INPUT:

• OUTPUT: Pin akan MEMBERIKAN tegangan (seperti pada rangkaian LED di atas).
• INPUT: Pin akan MEMBACA nilai tegangan yang ada (misalnya ketika disambungkan ke sensor).

Rangkaian LED sederhana di atas biasa disebut dengan rangkaian BLINK pada tutorial-tutorial belajar Arduino. Disebut blink karena pada rangkaian tersebut chip mikrokontroler ATmega328 akan diprogram untuk menyalakan LED secara berkedip. Hal ini dilakukan dengan memberi nilai HIGH dan LOW secara bergantian terhadap pin 13 secara terus-menerus dengan selang waktu yang ditentukan.

---

Pemrograman LED Berkedip (Blink)

Setelah LED dipasang dan software Arduino IDE selesai diinstal, hubungkan board ke komputer Anda dan buka software Arduino IDE. Di software inilah Anda dapat menulis program, atau biasa disebut Sketch. Untuk belajar pertama kali, bukalah program blink yang telah tersedia di bagian Example.

/*
  Blink
  Turns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.

  Most Arduinos have an on-board LED you can control. On the Uno and
  Leonardo, it is attached to digital pin 13. If you're unsure what
  pin the on-board LED is connected to on your Arduino model, check
  the documentation at http://arduino.cc

  This example code is in the public domain.

  modified 8 May 2014
  by Scott Fitzgerald
 */

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin 13 as an output.
  pinMode(13, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);              // wait for a second
  digitalWrite(13, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);              // wait for a second
}

Penjelasan Struktur Kode

Secara umum, program Arduino selalu terdiri dari 3 bagian utama:

1. Komentar (Comment): Bagian paling atas yang diawali dengan karakter /* hingga diakhiri dengan */. Baris-baris di antaranya tidak akan dieksekusi oleh mesin. Komentar juga bisa menggunakan karakter // untuk baris tunggal.
2. Fungsi void setup(): Bagian ini hanya akan dieksekusi sekali saja saat board Arduino pertama kali menyala atau saat terjadi reboot/reset.
3. Fungsi void loop(): Setiap baris kode di dalamnya akan dieksekusi secara berulang terus-menerus (looping) sampai board dimatikan.

Bedah Perintah Kode

• pinMode(13, OUTPUT);: Mengatur fungsi pin 13 sebagai OUTPUT (memberikan tegangan). Penulisan kode ini bersifat case-sensitive dan harus diakhiri tanda titik koma (;).
• digitalWrite(13, HIGH);: Dialiri tegangan 5V sehingga membuat LED menyala. Sebaliknya, nilai LOW membuat tegangan menjadi 0V (LED mati).
• delay(1000);: Meminta mikrokontroler menunggu selama 1000 milidetik (1 detik) sebelum mengeksekusi baris kode selanjutnya.

---

Cara Upload Program ke Board Arduino

Bagaimana cara memasukkan atau upload program yang telah ditulis ke Arduino?

1. Klik menu File -> Upload, atau langsung klik ikon panah ke kanan (Upload) di toolbar Arduino IDE.
2. Program akan dikonversi (dikompilasi) menjadi bahasa mesin, lalu disimpan ke dalam chip.
3. Selama proses transfer data, lampu indikator LED TX dan RX pada board akan tampak berkedip cepat.

Setelah proses upload berhasil, Anda akan melihat LED di pin 13 mulai berkedip. Selain itu, built-in LED bawaan di internal board juga ikut berkedip karena terhubung ke pin yang sama.

Program ini akan tersimpan secara permanen di dalam chip mikrokontroler dan akan terus berjalan setiap kali diberi daya, meskipun software Arduino IDE di komputer sudah Anda tutup.

---