Pembentukan Variable secara Assembly

Oleh Budhy Sutanto

Assembly listing merupakan salah satu hasil kerja program Assembler yang sangat berguna untuk memahami teknik pemrograman Assembler, bahasan dalam artikel ini memakai Assembly Listing untuk pemahaman pengatur Assembler ORG, .DATA, .CODE dan DS  secara mendalam.

Tujuan akhir penulisan program assembly adalah mengisi memori-program dengan kode-kode mesin dan data konstan, serta mengatur pemakaian memori-data. Ungkapan di atas terdengar agak aneh, tapi memang demikianlah yang terjadi, hal ini sering kurang disadari mereka yang baru dalam penulisan program assembly.

Letak memori yang dipakai untuk keperluan-keperluan di atas diatur oleh penulis program assembly sepenuhnya, dengan memerhatikan perangkat keras yang dirancang, terutama menyangkut penempatan memori dalam rangkaian yang dibuat. Penempatan memori dalam rangkaian yang dibuat sering digambarkan dalam semacam tabel yang dinamakan sebagai denah memori (memory map).

Origin

Untuk menentukan letak program atau data dalam memori, program Assembler mempunyai perintah pengatur program Assembler (assembler dirictive) yang dikenal sebagai ORG - singkatan dari Origin.

ORG merupakan perintah dengan sebuah Operand yang dipakai untuk menyatakan nomor awal memori yang akan dipakai dalam perintah baris-baris berikutnya. Nomor memori berikutnya akan naik terus sesuai dengan pemakaian memori, sampai suatu saat dijumpai perintah ORG lain, maka nomor memori yang dipakai akan berubah sesuai dengan nilai operand perintah ORG baru.

Seperti yang diulas di atas, ada dua macam memori yang perlu di atur, yaitu memori-program dan memori-data, jelas pengaturan kedua macam memori itu dilakukan secara terpisah, artinya perintah ORG yang diberikan untuk memori-program dipakai untuk menentukan alamat memori-program, dan nilai ini jelas berlainan dengan nilai ORG yang diberikan untuk memori-data.

Memori-program dan Memori-data

Program Assembler dilengkapi pengatur program Assembler (assembler dirictive) untuk membedakan memori yang dipakai adalah memori-program atau memori-data, tapi perintah yang dipakai tidak seragam, artinya masing-masing program Assembler mempunyai perintah tersendiri meskipun akhirnya bermaksud sama. Misalkan dalam ALDS .data (tulisan data yang didahului dengan tanda titik) untuk menentukan baris-baris berikutnya adalah memori-data, sedangkan untuk menentukan memori-program dipakai perintah .code (tulisan code yang didahului dengan tanda titik). Dalam program Assembler lain ada yang menggantikan kedua perintah tadi dengan dseg dan cseg.

Dalam dunia mikrokontroler yang dimaksud dengan memori-program adalah memori yang isinya tidak berubah meskipun sumber daya rangkaian hilang, untuk itu biasanya dipakai memori jenis EPROM sebagai memori-program. Kini banyak dipakai Flash PEROM sebagai memori-program, seperti dalam mikrokontroler buatan Atmel (baik dari keluarga MCS51 maupun keluarga AVR). File program-obyek hasil kerja program Assembler yang disimpan dalam file *.HEX, berisikan kode-kode mesin yang nantinya diisikan ke memori-program dengan alat yang dinamakan sebagai EPROM/PEROM Programmer. Segala susuatu yang ditulis pada bagian .code (cseg) akan disimpan ke dalam file *.HEX.

Sedangkan memori-data adalah memori yang isinya bisa berganti-ganti, memori-data diberi nilai awal oleh program saat sistem mulai bekerja, dan nilai yang disimpan di dalam memori-data akan berubah sesuai dengan keadaan kerja dari alat. Dengan demikian dalam program-obyek tidak terdapat kode-kode untuk memori-data, atau segala susuatu yang ditulis pada bagian .data (dseg) tidak akan disimpan ke dalam file *.HEX.

Pengertian Variable

Variabel merupakan suatu tempat yang diperlukan untuk menyimpan data. Saat program bekerja sering-sering perlu menyimpan dulu beberapa nilai yang akan dipakai lagi pada kesempatan lain.

Variabel ini bisa ditempatkan dalam register-register di dalam mikrokontroler, sepanjang data yang harus disimpan tidak banyak dan masih ada register dalam mikrokontroler yang belum terpakai untuk keperluan lain. Jadi pemakaian register untuk menempatkan variabel, sangat tergantung pada jenis mikrokontroler yang dipakai.

Mikrokontroler keluarga MCS51 mempunyai 8 register serba guna (R0..R7), register R0 dan R1 mempunyai kegunaan lebih dibanding dengan register lainnnya, yakni kedua register ini bisa dipakai untuk mengalamati memori-data internal, sehingga biasanya yang dipakai sebagai penampung variable hanyalah R2..R7 kalau memang 6 buah register tersebut tidak dipakai untuk keperluan lain. Di samping itu masih pula ada register B yang bisa dipakai, karena register B ini hanya diperlukan untuk instruksi MUL AB dan DIV AB, sepanjang 2 instruksi itu tidak dipakai, register B adalah tempat yang baik sekali untuk menampung variabel.

Mikrokontroler ciptaan Atmel yang baru, AVR, mempunyai register serba guna sebanyak 32, meskipun beberapa register mempunyai kegunaan khusus, tapi biasanya register sebanyak itu cukup dipakai untuk menempatkan variabel.

Memakai register-register tersebut di atas untuk tempat penyimpanan variable tidak diperlukan cara-cara khusus, dalam penulisan program cukup diingat saja masing-masing register dipakai untuk keperluan apa.

Kalau register-register mikrokontroler sudah tidak cukup lagi untuk menempatkan variable, maka viariabel ditempatkan dalam memori-data. Untuk keperluan ini diperlukan teknik-teknik penulisan program assembly.

Apa yang ada di dalam memori-data tidak akan ditempatkan di dalam file program-obyek, maka sesungguhnya yang dilakukan program-sumber assembly pada memori-data hanyalah sekedar mengatur pemakaian memori-data, tidak sampai perlu membangkitkan kode-kode. Perintah untuk pengaturan memori-data hanya satu, yakni DS – singkatan dari Define Storage, yakni permintaan pada program Assembler agar mengalokasikai memori-data sebanyak sekian byte, seperti yang disebutkan dalam operand.

Mengatur pemakaian Memori-data

Catatan :    agar pembahasan dalam artikel ini lebih mudah diterima, Assembly Listing 1 sedikit dimodifikasi, yakni pada bagian paling kiri diberi nomor baris (01 sampai 29), Assembly Listing yang asli tidak ada nomor baris seperti ini.

Baris 01 pada Assembly Listing 1, berisikan perintah untuk assembler .data, perintah ini mengakibatkan baris-baris berikutnya sampai baris perintah .code (baris nomor 12) ditempatkan pada memori-data. Artinya variabel-variabel Detik, Menit, Jam, Jarak, Kecepatan, Penampung berada di memori-data. Variabel-variabel tersebut tidak akan diseimpan dalam file program obyek *.HEX.

Setelah perintah .code baris 12 sampai baris terakhir, memori yang dipakai adalah memori-program, apa yang terdapat dalam baris-baris ini akan disimpan sebagai kode-kode dalam file program-obyek *.HEX.

 ORG 20H pada baris 02 menyatakan baris-baris berikutnya akan ditempatkan mulai memori nomor 20h, dengan demikian kombinasi dari baris 01 dan 02 akan mempunyai arti baris-baris berikutnya ditempatkan di memori-data mulai nomor 20h.

Perhatikan 4 angka heksadesimal setelah nomor baris 01: dan seterusnya. Pada baris 01 angka heksadesimal ini bernilai 0000, maksudnya saat itu program Assembler siap pada memori nomor 0000, nomor ini adalah nomor awal yang secara otomatis dipakai oleh program Assembler kalau tidak diberi perintah ORG. Pada baris 02: nomor memori merubah menjadi 0020, ini sesuai dengan perintah yang diberikan pada baris 02:, yaitu ORG 20h.

Perintah DS dipakai untuk mengalokasikan memori, banyaknya memori yang dialokasikan ditulis pada bagian operand.

Baris 03 mengalokasikan 1 byte memori untuk menempatkan variable yang diberi nama Detik (cukup dialokasikan sebanyak 1 byte, karena nilai detik hanya akan berkisar antara 00 sampai 59), Baris 04 mengalokasikan 1 byte memori untuk menempatkan variable yang diberi nama Menit dan Baris 05 mengalokasikan 1 byte untuk Jam.

Seperti terlihat dalam 3 baris tersebut, nama variabel (Detik, Menit atau Jam) merupakan Symbol, yang namanya ditulis mulai dari huruf pertama baris bersangkutan.

Pengertian alokasi memori ini akan menjadi jelas dengan mempelajari Assembly secara rinci.

Variabel Detik ditulis pada baris 03 yakni satu baris di bawah ORG 20h, dengan demikian variabel Detik ditempatkan pada memori nomor 0020h (angka 0020 setelah tulisan 03: ). Memori yang dialokasikan untuk Detik sebanyak 1 byte, dengan demikian memori berikutnya yang bisa dipakai adalah memori nomor 0021h.

Hal ini nampak jelas pada baris 04:, variabel Menit ditempatkan pada memori nomor 0021h (angka 0021 setelah tulisan 04:), variable ini menempati 1 byte, sehingga variable yang ditentukan (Jam) berikutnya ditempatkan pada memori nomor 0022h (baris 05).

Perintah ORG 1000h pada baris 06 mengakibatkan memori berikutnya yang akan dipakai dimulai dari nomor 1000h, hal ini nampak variabel Jarak pada baris 07 ditempatkan pada memori nomor 1000h (angka 1000 setelah tulisan 07:). 2 byte dialokasikan untuk Jarak yang akan menempati memori nomor 1000h dan 1001h, sehingga variabel Kecepatan ditempatkan di nomor 1002h dan 1003h (angka 1002 setelah tulisan 08:).

Variabel Penampung (baris 09) dimulai dari memori nomor 1004h, dialokasikan 10h (10 heksadesimal atau 16 desimal) untuk variabel Penampung, sehingga variable berikutnya (MemoriBebas pada baris 10: ) dimulai dari memori nomor 1014h.

Untuk pemahaman yang lebih baik, bacalah secara teliti komentar-komentar yang tertulis dalam baris-baris Assembly Listing 1.

Assembly Listing 1  - Mengatur pemakaian memori data

01:      0000                 .DATA       ; baris-2 berikut di memori-data

02:      0020                 ORG   20H   ; mulai dari nomor 20h

03:      0020 Detik:          DS    1     ; alokasikan 1 byte untuk Detik

04:      0021 Menit:          DS    1     ; alokasikan 1 byte untuk Menit

05:      0022 Jam:            DS    1     ; alokasikan 1 byte untuk Jam

06:      1000                 ORG   1000h ; pindah ke memori nomor 1000h

07:      1000 Jarak:          DS    2     ; alokasikan 2 byte untuk Jarak

08:      1002 Kecepatan:      DS    2     ; alokasikan 2 byte untuk Kecepatan

09:      1004 Penampung:      DS    10h   ; alokasikan 16 byte untuk Penampung

10:      1014 MemoriBebas:    DS    1

11:       

12:      0000                 .CODE        ; baris-2 berikut di memori-program

13:      0000                 ORG   0      ; mulai dari nomor 0h

14:      0000 02 10 00 =1000  LJMP  Start  ; kerjakan program di Start

15:       

16:      1000                 ORG   1000h  ; mulai dari nomor 1000h

17:      1000             Start:              ; disini dinamakan sebagai Start

18:      1000  75 20 00       MOV   Detik,#0

19:      1003  75 21 00       MOV   Menit,#0

20:      1006  75 22 00       MOV   Jam,#0

21:           ;

22:      1009  90 10 00       MOV   DPTR,#Jarak

23:      100C  7F 14          MOV   R7,#MemoriBebas-Jarak

24:      100E  E4             CLR   A

25:      100F             HapusLagi:          ; dinamakan sebagai HapusLagi

26:      100F  F0             MOVX  @DPTR,A

27:      1010  A3             INC   DPTR

28:      1011  DF FC   =100F  DJNZ  R7,HapusLagi ; berpindah ke HapusLagi

29:              ....

Jenis-jenis Variabel

Memori-data MCS51 dibagi menjadi 2 macam, yakni memori-data internal yang ditempatkan di dalam chip mikrokontroler yang diberi nomor 00h sampai 7Fh, dan memori-data eksternal yang bisa ditambahkan di luar chip MCS51 yang diberi nomor 0000h sampai 0FFFFh.

Dalam penulisan program-sumber assembly, penempatan 2 jenis memori ini tidak ada perbedaannya, hanya saja harus diingat memori-data internal nomornya tidak boleh lebih besar dari 7Fh.  Meskpun demikian pemakaian dua jenis memori-data ini dibedakan dengan instruksi-instruksi yang berlainan.

ORG 20h pada baris 02 dimaksud bahwa memori-data yang dipakai adalah memori-data internal, dan ORG 1000h pada baris 06 dimaksud bahwa memori-data yang dipakai adalah memori-data eksternal. Baris 18; 19 dan 20 memperlihatkan contoh mengisi memori-data internal, dan baris-barisnya berikutnya merupakan cara mengisi memori-data eksternal.

Perintah .CODE pada baris 12 menyatakan bahwa perintah pada baris-baris berikutnya ditempatkan pada memori-program yang dimulai pada memori nomor 0000h (baris 13 – ORG 0). Perintah pada baris 14 adalah LJMP Start, yakni hanya bermaksud mengalihkan program yang harus dikerjakan pada Start: yang berada di memori-program nomor 1000h karena perintah ORG 1000h pada baris 1000h.

Instruksi MOV merupakan perintah yang dipakai mengisi memori-data internal. Pengisian ini bisa dilakukan secara langsung dengan cara menyebut nama memori yang dikehendaki (dalam hal ini adalah Detik, Menit dan Jam), nilai yang diisikan ke memori-data internal tersebut adalah bilangan konstan 0 (dituliskan sebagai #0).

Pengisian memori-data eksternal, hanya bisa dilakukan dengan bantuan DPTR, yakni memakai instruksi MOVX @DPTR,A.

Untuk memakai instruksi ini sebelumnya DPTR harus diisi dengan nomor memori-data eksternal yang dimaksud, baris 22: MOV DPTR,#Jarak. Seperti terlihat pada baris 07, variabel Jarak menempatan memori nomor 1000h  (angka 1000 setelah tulisan 07: ), pada baris 22: nomor memori 1000h ini diisikan ke DPTR (22: 1009   90 10 00, kode-kode ini bisa diartikan dengan : 90 artinya isilah DPTR dengan bilangan 2 byte berikutnya, yakni bilangan 10 00 yang artinya 1000h)

Potongan program pada baris 22 sampai 28 bermaksud mengisi variable Jarak, Kecepatan dan Penampung, 3 variable ini menempati memori sebagai 14h byte, banyaknya memori ini bisa dihitung dengan bantuan assembler seperti terlihat pada baris 23: MOV R7,#MemoriBebas-Jarak.

Dalam hal operand berupa sebuah persamaan, maka Assembler akan menghitung dulu nilai persamaan ini dan hasilnya yang dijadikan program-obyek Dalam hal nilai MemoriBebas adalah 1014h (angka 1014 di belakang nomor baris 10: ),  nilai Jarak adalah 1000h (angka 1000 di belakang nomor baris 7: ),  hasil pengurangan 2 nilai tadi sebesar 14h dan dijadikan program-obyek dalam baris 23: 100C  7F 14 (kode-kode ini bisa diartikan dengan : 7F artinya isilah R7 dengan bilangan 1 byte berikutnya, yakni bilangan 14 yang merupakan hasil perhitungan operand di atas)