AVR – Rangkaian Clock

Rangkaian Clock adalah jantung yang memberikan denyut-denyut nadi kehidupan bagi sebuah mikrokontroler. Tanpa clock, program dalam mikrokontroler yang memberinya arti dan fungsi, tidak akan dieksekusi. Tanpa clock, mikrokontroler praktis akan mati. Hihihi… Begini deh jadinya kalo dulu kuliah ngambil Engineering jurusan Sastra Elektronik.
AVR Clock Control Unit mendistribusikan clock ke modul-modul lainnya seperti General I/O Modules, CPU Core dan RAM, serta Flash dan EEPROM. Clock-clock ini tidak harus semuanya dalam keadaan aktif pada waktu yang bersamaan. Untuk mengurangi penggunaan daya, clock untuk modul yang sedang tidak aktif digunakan dapat dihentikan/ditidurkan untuk sementara (Sleep Mode).
Clock untuk modul CPU dan RAM disebut CPU Clock. Clock untuk modul-modul I/O seperti Timer/Counter, USART, dan External Interrupt disebut I/O Clock. Sedangkan clock yang mengontrol operasi antarmuka Flash disebut Flash Clock. Flash Clock biasanya aktif berbarengan dengan CPU Clock.
Sumber Clock
Mikrokontroler AVR menyediakan beberapa pilihan sumber clock yakni Digital Clock Eksternal, RC Oscillator Internal, dan Crystal atau Ceramic Resonator.
Mau pakai yang mana, itu tergantung dari akurasi pewaktuan sistem mikrokontroler yang kita aplikasikan. Jika aplikasi kita menuntut akurasi pewaktuan yang tinggi maka kita harus menggunakan Crystal sebagai sumber clock. Contoh, jika kita memerlukan komunikasi data USART dengan baudrate tertentu, maka Crystal adalah pilihan yang terbaik. Demikian pula halnya jika kita ingin menghitung lebar pulsa dengan tepat, maka Crystal adalah pilihan yang tepat. Sedangkan Ceramic Resonator dapat digunakan sebagai alternatif dari Crystal jika ingin menghemat beberapa ribu rupiah.
Untuk aplikasi yang tidak membutuhkan akurasi pewaktuan yang tinggi, maka RC Oscillator Internal merupakan pilihan yang paling murah.
Default Clock
Pada saat diproduksi oleh pabriknya, mikrokontroler AVR telah diprogram untuk menggunakan sumber clock dari RC Oscillator internal dengan waktu Start-up terpanjang dan nilai penskalaan sistem clock 8 – yang menghasilkan frekuensi sebesar 1 MHz.
Rangkaian Clock Dengan Crystal
Berikut adalah contoh rangkaian minimum system ATtiny2313 lengkap dengan rangkaian clock dan rangkaian reset.

Pin XTAL1 dan XTAL2 adalah input dan output dari sebuah rangkaian penguat pembalik yang dapat dikonfigurasikan untuk digunakan sebagai On-Chip Oscillator. Nilai C1 dan C2 harus sama. Besarnya nilai C1 dan C2 tergantung dari besarnya nilai kristal yang digunakan, besar-kecilnya kapasitansi liar, dan besar-kecilnya gangguan elektromagnetik dari lingkungan dimana sistem ditempatkan.
Untuk penggunaan kristal sebagai sumber clock, ATMEL memberikan panduan untuk nilai C1 dan C2 sebesar 12-22 pF.
Clock Fuse Bit
Penggunaan kristal sebagai sumber clock memerlukan pengonfigurasian fuse bit CKSEL3..1 untuk disesuaikan dengan frekuensi kristal yang digunakan. Selain itu perlu juga untuk mengonfigurasi pasangan fuse bit CKSEL0 dan SUT1..0 untuk menentukan lamanya waktu Start-up dan waktu delay tambahan dari kondisi reset.
Untuk rangkaian di atas ditentukan nilai CKSEL3..1 = 110, CKSEL0 = 1, dan SUT1..0 = 11. Konfigurasi tersebut menyebabkan mikrokontroler memiliki waktu Start-up berdurasi 16K Clock dan delay tambahan dari kondisi reset selama 14 Clock + 65ms. Uraian mengenai fuse bit akan dibahas tersendiri di lain kesempatan.
Selamat belajar.